¿Quieres aprender a controlar la velocidad de un motor de corriente continua? En este artículo te enseñaremos paso a paso cómo hacer un circuito controlador de velocidad de motor de CC, con una tensión de 50 V y una corriente de 15 A. ¡No te pierdas esta guía completa y descubre cómo alcanzar el control absoluto de tus motores!
¡Hola a todos! hoy vamos a construir un circuito controlador de velocidad de motor de CC capaz de hacer funcionar un motor de CC de 50 V y 15 A. El diagrama del circuito, el funcionamiento y los componentes utilizados en la construcción de este proyecto se explican en detalle. Este es el controlador de velocidad de motor DC más completo que encontrarás en Internet.
Puedes ver este video para la parte de trabajo del proyecto.
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Especificaciones de este controlador de velocidad del motor de CC:
- Este controlador de velocidad toma voltaje de entrada en cualquier lugar entre 6v a 50v.
- MÁX. la corriente de salida es 15A con el uso de un disipador de calor adecuado,
- Tener protección de sobretensión de puerta y
- Protección contra el flyback o picos de tensión.
Después de conectar la entrada de voltaje requerida y el motor al terminal de salida, la velocidad del motor se puede aumentar o disminuir usando un potenciómetro.
Diagrama del circuito del controlador de velocidad del motor de CC
Componentes necesarios:
- Regulador de voltaje LM317
- 555 temporizador
- Mosfet de canal n IRF3205S
- Condensador de 330 uF (63V)
- Condensador de 220 uF (63V)
- Condensador de 47 uF (63V)
- Condensadores cerámicos de 10nF X 3
- 1k resistencias X 2
- resistencia de 330 ohmios
- Resistencia de 6,2 Kohmios
- resistencia de 100 ohmios
- 1n4007 diodos X 3
- 16 Un diodo Schottky
- potenciometro 100k
- Resistencia de 33 ohmios
- Diodo Zener de 10V
Simplificación del circuito del controlador de velocidad del motor de CC
Al principio, este circuito puede parecer muy complicado, así que vamos a simplificarlo. Este circuito se divide en tres partes principales:
Regulador de voltaje o convertidor reductor
Generador PWM.
Circuito de conmutación.
Ahora entendamos cada parte una por una. Estoy usando una fuente de alimentación de banco para alimentar el circuito. Y configurando el voltaje alrededor de 12V como voltaje de entrada para el controlador de velocidad. Estoy usando el osciloscopio para analizar las formas de onda.
En aras de una mejor comprensión, primero voy a pasar por el circuito de conmutación:
CIRCUITO DE CONMUTACION
El circuito de conmutación se utiliza para encender y apagar la salida a una frecuencia muy alta. Aquí, se usa un Mosfet para hacer el trabajo.
Mosfet puede cambiar el alto voltaje de salida conectado entre su drenaje y fuente si se aplica un voltaje de umbral en su puerta. Este voltaje de umbral es generalmente muy inferior al voltaje que Mosfet es capaz de cambiar o el voltaje entre su drenaje y su fuente.
Además, a medida que el voltaje en la puerta del Mosfet aumenta más allá de su voltaje umbral de puerta, más y más corriente fluye a través del drenaje hacia la fuente.
Una palabra de precaución aquí: El voltaje de umbral es el voltaje donde el MOSFET comienza a conducir un poco. Para hacer que el MOSFET conduzca lo suficiente como para impulsar una carga significativa, también necesita algo de voltaje adicional.
De esta manera, si se conecta un motor de CC entre la puerta y la fuente del MOSFET, el voltaje a través de él y, por lo tanto, la velocidad se pueden controlar controlando el voltaje de la puerta. Y para hacerlo necesitamos un voltaje variable en la puerta. Ahora aquí viene el generador PWM al rescate.
CIRCUITO GENERADOR PWM
El voltaje variable requerido en la puerta se puede suministrar fácilmente usando un voltaje PWM. PWM o modulación de ancho de pulso es un tipo de técnica utilizada para obtener cualquier voltaje entre 0 y el máximo del voltaje de entrada. Esto se logra cambiando el voltaje de entrada a una cierta frecuencia y un cierto ciclo de trabajo.
Supongamos que tenemos un voltaje de entrada de 5v. Puede ser 5v o 0. Ahora, si se enciende y apaga con una frecuencia muy alta, obtenemos una forma de onda cuadrada.
Digamos que el tiempo ON es el 50 % del tiempo total. Este 50% se llama el ciclo de trabajo de la onda PWM que nos da el voltaje final de 2,5 voltios. A medida que aumenta este tiempo de encendido o ciclo de trabajo, aumenta el voltaje general.
Y cuando el ciclo de trabajo alcanza el 100 %, obtenemos una salida de 5 voltios. De manera similar, cuando está al 0%, obtenemos una salida de 0 voltios. Esto se llama MODULACIÓN DE ANCHO DE PULSO ya que estamos modulando el ancho del pulso para obtener un voltaje variable.
Lea más sobre PWM aquí: PWM en detalle
El circuito controlador de velocidad aquí genera la onda PWM mediante el uso de un 555 temporizador IC. Este IC proporciona el voltaje variable requerido en la puerta del MOSFET al trabajar en su modo estable.
Ahora hay un cierto límite de voltaje de entrada del IC que seguramente es menor que el límite de voltaje de este controlador de velocidad.
Por lo tanto, para proporcionar un voltaje de trabajo adecuado al IC del temporizador 555, se utiliza un circuito regulador de voltaje que proporciona un voltaje fijo al IC. Regulador de voltaje LM317 se utiliza en este circuito para este propósito.
CIRCUITO REGULADOR DE VOLTAJE
El regulador de voltaje utilizado aquí es LM317. Proporciona un voltaje variable entre 1.25v a 37 voltios. Se utiliza aquí debido a sus varias ventajas sobre otros reguladores de voltaje como Voltaje de salida programable, Alta corriente de salida, mejor líneay Regulación de carga.
Lea más sobre los reguladores de voltaje aquí: Reguladores de voltaje en detalle
¿Cómo funciona este circuito del controlador de velocidad?
Un condensador de 330 uF está conectado a través de los terminales de alimentación de entrada para suavizar la CC. Seguido por una resistencia de 330 ohmios en serie con un condensador de 47uF formando un filtro de paso bajo, que luego alimenta el regulador de voltaje LM317.
Este regulador de voltaje se programa usando dos resistencias (R3 y R2) para dar un voltaje constante de 9 voltios.
Vale la pena mencionar que, para producir esta salida de 9v, el voltaje de caída debe ser superior a 2,5 voltios o el voltaje de entrada debe ser de al menos 11,5 voltios. Para obtener una salida de voltaje diferente a esta, debe cambiar los valores de estas resistencias de acuerdo con la fórmula de frecuencia mencionada en la hoja de datos.
| VO = VREF (1 + R2 / R1) + (IADJ × R2) |
Descargue la hoja de datos de LM317 desde aquí: Hoja de datos LM317
Aquí R2 es 6.2k y R1 es 1k. Desde Iadj. está en el rango de uA, simplemente ignórelo aquí. Esto nos da un voltaje de salida de 9Voltios. Estos 9 voltios luego alimentan el 555 temporizador. Aquí, estamos usando un temporizador 555 en su modo astable o como generador PWM.
Pin no. 1 del IC está conectado a tierra. 2 y 6 están conectados entre sí, al igual que 4 y 8. El capacitor de 220 uF suaviza los 9 voltios entrantes.
Ahora, Resistencia de 1K2 diodos 1N4007, potenciometro 100ky condensador de 10nF forma un circuito de carga y descarga RC que genera una salida PWM en el tercer pin del temporizador 555.
Esta salida PWM controla la puerta del Mosfet. Si desea saber más sobre el temporizador 555 y cómo genera la onda PWM, le sugiero que consulte la gran cantidad de excelentes artículos disponibles en línea.
Lea más sobre 555 temporizadores aquí: 555 Temporizador en detalle
Unos 555 proyectos de temporizador con una explicación detallada: 555 proyectos de temporizador
El aspecto más importante de la onda PWM es su frecuencia y aquí está la fórmula de frecuencia del temporizador 555 para la misma. Puede calcular la frecuencia de la salida PWM utilizando también calculadoras en línea.
| Frecuencia = 1,44 / (R1+2×R2) × C1 HZ |
Descargue la hoja de datos del temporizador 555 desde aquí: Hoja de datos del temporizador 555
Calculadoras de frecuencia PWM con temporizador 555: calculadora de frecuencia del temporizador 555
Colocando el valor de R1 (1kohm), Capacitancia (alrededor de 7nF debido a la tolerancia y otros factores), y el valor del potenciómetro que es de aproximadamente 91 Kohm en mi caso en la fórmula, nos da una frecuencia de 1100Hz.
Ahora, por supuesto, esto no es exacto debido a varios otros factores que afectan el circuito. La frecuencia real es de 1,3 khz, que es casi constante de 0 a 100 %. ciclo de trabajo de salida PWM.
Esta salida PWM controla el Puerta del Mosfet conectado a través de una resistencia de 33 ohmios. IRF3205S puede manejar corriente de hasta 110 amperios con un sistema de enfriamiento adecuado y suficiente voltaje de puerta. El límite de voltaje entre el Drenaje y la Fuente es de 55v como máximo. mientras que el voltaje de la puerta a la fuente es de 20v como máximo.
La fuente del MOSFET está conectada a tierra y el drenaje está conectado a un terminal de salida mientras que el otro terminal a 12v. De esta forma el motor queda conectado entre el +ve de la alimentación de 12v y el Drenaje de la MOSFET.
Ahora, para proteger el MOSFET de los picos de voltaje causados por el motor, un Diodo Schottky está conectado a través del motor o entre Drenaje y +ve del suministro de 12v.
Lea más sobre los diodos Flyback aquí: Conceptos básicos del diodo Flyback
Los diodos Schottky generalmente se prefieren en las aplicaciones de diodos flyback porque tienen la caída directa más baja (~0,2 V en lugar de >0,7 V para corrientes bajas) y pueden responder rápidamente a la polarización inversa (cuando el inductor se vuelve a energizar) o en En otras palabras, el diodo Schottky tiene un tiempo de recuperación inversa instantáneo, por lo que es adecuado para aplicaciones de alta frecuencia.
Controlador de velocidad del motor de CC en acción
El potenciómetro controla la velocidad del motor. Y la forma de onda PWM generada por el temporizador 555 se dibuja en el osciloscopio. Medidas como ciclo de trabajo y Vpk-pk también se puede medir.
Puntos importantes
Para protección contra sobrevoltaje, use un diodo Zener entre la puerta y la fuente del Mosfet como se especifica en el esquema.
El motor que estoy controlando aquí tiene una potencia nominal de 12v y toma hasta 2A con una carga máxima, que no es una carga tan grande. Por lo tanto, la frecuencia PWM de 1 khz está bien aquí, pero para motores grandes, la frecuencia debe ser superior a 15 kHz. Y para ajustar la frecuencia PWM, cambie el valor del potenciómetro o el condensador para obtener la salida de frecuencia deseada. Así que tenlo en cuenta cuando uses cargas grandes.
Preguntas frecuentes sobre cómo hacer un circuito controlador de velocidad de motor de CC (50 V, 15 A)
¿Qué es un circuito controlador de velocidad de motor de CC?
Un circuito controlador de velocidad de motor de CC es un dispositivo electrónico que permite controlar la velocidad de un motor de corriente continua (CC) variando la tensión o corriente suministrada al motor. Esto se logra aplicando diferentes técnicas, como PWM (Modulación por ancho de pulso), para ajustar la velocidad del motor según las necesidades del usuario.
¿Por qué necesito un circuito controlador de velocidad de motor de CC?
Un circuito controlador de velocidad de motor de CC es útil en diversas aplicaciones donde se requiere regular la velocidad a la que gira un motor de corriente continua. Al tener la capacidad de ajustar la velocidad, podemos adaptarla a las necesidades específicas de cada proyecto, como electrodomésticos, ventiladores, maquinaria industrial, robots, entre otros.
¿Cuáles son los componentes básicos de un circuito controlador de velocidad de motor de CC?
Los componentes básicos de un circuito controlador de velocidad de motor de CC incluyen:
- Microcontrolador o microprocesador: Es el cerebro del circuito y permite programar las instrucciones necesarias para el control de la velocidad del motor.
- Transistores de potencia: Son utilizados para amplificar la señal de control del microcontrolador y suministrar la corriente necesaria al motor.
- Resistencias y condensadores: Se utilizan para limitar corrientes, filtrar señales y estabilizar el circuito.
- Potenciómetro: Permite ajustar la velocidad deseada del motor a través de la variación de la resistencia.
¿Cuál es la función del PWM en un circuito controlador de velocidad de motor de CC?
El PWM (Modulación por ancho de pulso) es una técnica utilizada en circuitos controladores de velocidad de motor de CC para simular voltajes y corrientes de salida variables a través de pulsos de ancho variable. Al variar el ancho de los pulsos en relación con el período de cada pulso, se controla la cantidad de energía suministrada al motor, lo que a su vez regula su velocidad.
¿Puedo controlar otros tipos de motores con este circuito?
El circuito controlador de velocidad de motor de CC explicado en este artículo está específicamente diseñado para motores de corriente continua. Sin embargo, existen otros circuitos y técnicas diseñados para el control de motores de CA (corriente alterna) y otros tipos de motores. Es importante consultar recursos adicionales o expertos en electrónica para el control de motores diferentes a los de CC.
¿Dónde puedo encontrar más información sobre cómo hacer un circuito controlador de velocidad de motor de CC?
Para obtener más información detallada sobre cómo hacer un circuito controlador de velocidad de motor de CC, puedes consultar los siguientes enlaces externos:
