MODELADO MOTOR DC

Sentido y velocidad de giro de motor DC.

Julián Ponce 2121601229, David Noguera 2121601200

Resumen- El presente informe, se realiza con el fin de dar a conocer lo obtenido en la primera práctica de la materia Circuitos III. La práctica que se realizó consistió en el cambio del sentido de giro de un motor de corriente continua, el cual se implementó a partir de un puente H diseñado en base a una serie de Transistores, además de la variación de velocidad del mismo motor a partir de la variación de una señal PWM que se obtuvo y de una tarjeta de desarrollo Arduino Nano.  

Palabras claves- PWM, Puente H, transistor.

1. INTRODUCCIÓN

U

n motor de DC es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, lo cual ocasiona un movimiento rotatorio. Este tipo de motor  se compone principalmente de dos partes. Un estator que da soporte mecánico al aparato y tiene un hueco en el centro generalmente de forma cilíndrica. En el estator además se encuentran los polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre núcleo de hierro, y también posee su segunda parte que es  el rotor  generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, al que llega la corriente mediante dos escobillas.

El sentido de giro de un motor de corriente continua depende del sentido relativo de las corrientes circulantes por los devanados inductor e inducido. El sentido de giro lo podemos determinar con la regla de la mano derecha, la cual nos va a mostrar el sentido de la fuerza.

Para cumplir con nuestra finalidad de darle un cambio en el sentido de giro del motor de corriente directa, vamos a hacer uso de una configuración de transistores llamada puente H, la cual esta diseña para tal fin. Después de esto con la utilización de un arduino nano realizaremos el control de velocidad del motor mediante la variación de la señal de un PWM.

1. PROCEDIMIENTO.

Para la realización de nuestra práctica, se hizo uso de un motor común de corriente directa, el utilizado en nuestro caso es un motor que tiene una alimentación nominal de 24V.

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Fig 1. Motor utilizado en la practica (24VDC)

Dentro de la dificultad de cada etapa del proceso de diseño y funcionamiento de nuestro circuito, una de las etapas por así decirlo más sencilla es la de la programación para que nuestro motor cambie de sentido de giro al establecerse un pulso en cierto pin de nuestra tarjeta Arduino nano, al igual que la variación del ancho de pulso que nos estará dando la salida PWM de la misma tarjeta.

Este proceso de programación y grabación del programa nos ha resultado un poco más simple ya que se ha trabajado con cada una de las funciones de dicho sistema Arduino.

En si lo que se hizo es programar una entrada análoga al Arduino, la cual estará variando entre 0 y 1023, dependiendo de esto se realizó una pequeña función en la cual se varíe el ancho de pulso del PWM, y sea este ancho el cual varíe la velocidad directamente del motor DC. Esta señal que se genera se la conecta a la señal que debe entrar al circuito inversor de giro (PUENTE H ) y con un interruptor se determina el sentido de giro del motor,  con la utilización de un potenciómetro se realiza la variación de la señal del PWM lo cual nos genera la variación de velocidad.

La otra parte de nuestro circuito, y mucho más compleja que la anterior, es la del diseño e implementación del circuito encargado de la alimentación y control de nuestro motor, entendiendo  como control el hecho de poder  manejar las corrientes y voltajes necesarias para el funcionamiento normal del motor, así como el cambio de sentido de la corriente dentro del motor, hecho que generara el cambio de sentido de giro del mismo.

Este circuito diseñado para el cambio de sentido de rotación de un motor, se conoce como Puente H.

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Fig 2. Puente H en base a transistores.

En la Fig.2 se muestra el puente h que hemos decidido implementar, su funcionamiento está basado en 2 transistores NPN 2N2222, los cuales nos estarán haciendo las veces de interruptores que solo se activaran y permitirán conducción siempre y cuando en su base este un voltaje de 5 V, el cual junto con la resistencia en la base del transistor permitirán el flujo de la corriente Ib, de acuerdo  con esto el transistor entrara en conducción. Para la protección del circuito utilizamos 4 diodos 1N4007.

Por otro lado tenemos los transistores de potencia TIP122 y TIP127, transistores tipo NPN y PNP respectivamente. Estos transistores son los encargados de la alimentación del motor y de la amplificación de la corriente que viene del primer transistor 2N2222.

El siguiente análisis será sobre el circuito en sí, vamos a hacer un análisis sobre cada uno de los recorridos de la corriente que estará en el sistema dependiendo del sentido de giro.

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Fig. 3. Malla salida de circuito.

En la Fig. 2, mostramos la maya sobre la cual vamos a trabajar, tomaremos las medidas necesarias para realizar los cálculos, así como medimos la resistencia que tiene el motor, para poder de esta manera  encontrar con este primer análisis la corriente que circulara por el motor.

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