Control PWM para un motor de CD

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UNIVERSIDAD AERONÁUTICA EN QUERÉTARO

Electrónica I

Profa. Goretti Ramírez Villa

Proyecto de resultado de aprendizaje 1. Control PWM para un motor de CD

Perianza Garcia Jorge

Matrícula: 6361

IECSA07-B

Querétaro, Qro., a sábado 12 de junio de 2021

INTRODUCCIÓN

El presente reporte tiene como objetivo desarrollar e implementar un circuito de control de

velocidad a un motor CD mediante la modulación de ancho de pulso (PWM) aplicando los

conocimientos adquiridos en la materia Electrónica I y cumpliendo ciertos requerimientos:

• El motor de CD con características eléctricas de máximo 1 A con 12 volts de alimentación.
• El circuito debe de tener un interruptor para que encienda el motor y para apagarlo.
• El circuito debe de contar con un led que indique que el motor está trabajando y un led que indique que está parado. No pueden estar prendidos los 2 leds al mismo tiempo.

MARCO TEORICO

PWM

La modulación de ancho de pulso está formada por una señal de onda cuadrada que no siempre tiene la misma relación entre el tiempo que está en alto y el tiempo que está en bajo. Durante un tiempo determinado la señal se encuentra en el nivel alto y durante otro periodo de tiempo se encuentra en el segundo valor de tensión, comúnmente 5V y 0V respectivamente.

La variación de ancho de pulso consiste en variar los tiempos de encendido (𝑇𝑜𝑛) y apagado (𝑇𝑜𝑓𝑓). La suma de estos dos tiempos es igual al periodo (𝑇).

Una de las características más importantes de una señal PWM es su ciclo de trabajo o Duty Cycle, que no es otra cosa que la relación entre el tiempo de encendido y el periodo.

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Al variar el duty cycle de una señal PWM, lo que estamos haciendo es variar su tensión media. Cuando una señal media de tensión atraviesa ciertos componentes electrónicos, puede hacer que su comportamiento cambie. Por ejemplo, los LED, los motores de corriente continua o servomotores. Por ejemplo, si se genera un duty cycle del 50% para un LED, este brillará a la mitad de su intensidad, si se trata de un motor, este girará a la mitad de su velocidad.

Timer 555

El temporizador 555 IC es un dispositivo de temporización de precisión muy barato, popular y útil que puede actuar como un temporizador simple para generar pulsos únicos o retrasos de tiempo prolongados, o como un oscilador de que produce una serie de formas de onda

estabilizadas de ciclos de trabajo variables de 50 a 100%.

El 555 es un dispositivo de 8 pines extremadamente robusto y estable que se puede operar como un multivibrador monoestable, biestable o astable muy preciso para producir una variedad de aplicaciones tales como temporizadores de un solo disparo o de retardo, generación de pulsos, LED y luces intermitentes; alarmas y generación de tonos, relojes lógicos, división de frecuencia, fuentes de alimentación y convertidores, etc.

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MATERIALES

De acuerdo con los requerimientos solicitados, se eligieron los siguientes materiales para desarrollar el circuito controlador del motor mediante PWM.

• 1x Resistencia [pic 7]
• 2x Resistencias 330[pic 8]
• 1 switch 1 polo 2 tiros
• 1 Motor DC
• 1x Resistencia [pic 9]
• 3x Diodos 1N4007
• 1x Potenciómetro de 50 [pic 10]
• 1x Transistor TIP31
• 2x Capacitores 100nF
• 1x Timer 555
• 1x Motor de CD 5V
• 1x Led verde
• 1x Led rojo

DIESÑO DEL CIRCUITO

Para desarrollar el circuito, se diseñó de la siguiente manera:

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1. La primera etapa consta de 2 Led’s , el cual tiene en su contacto NC un led color rojo, en el contacto NA el led verde y la conexión a VCC del timer 555, de esta manera cuando el interruptor deje pasar la corriente al 555 se encenderá el LED verde, se apaga el rojo y se energiza el timer.
2. Una vez que el timer es energizado, comienza a generar la señal PWM. Debido a la configuración, la frecuencia de la señal es regulable mediante un POT de 50 k.
3. La señal periódica del timer es recibida por la base del transistor, permitiendo al motor comenzar a girar de acuerdo con la señal PWM, pero amplificada gracias al transistor.

Capacitancia y resistencia de 555

El timer 555 cuenta con distintas configuraciones, una de ellas se conoce como Astable y permite al temporizador mandar pulsos continuos en un amplio rango de frecuencias las cuales son configurables a través de una configuración electrónica de capacitores y resistencias. En la ilustración se muestra el circuito para dicha configuración extraída de la hoja de datos oficial del circuito integrado.

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La señal PWM que se buscó para este timer, fue una que funcionara para hacer parpadear un LED a una frecuencia lo suficiente baja para que el ojo humano lo pueda ver, pero con un amplio rango para alcanzar una frecuencia lo suficientemente alta para hacer girar el motor. Con base a al parpadeo ideal del LED, una frecuencia deseada podría ser un destello por segundo.

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Considerando los valores comerciales de resistencias y capacitores, se propusieron los siguientes valores:

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