El motor eléctrico convierte la energía eléctrica en energía mecánica. Un motor de corriente continua(DC) utiliza la corriente eléctrica que fluye ininterrumpidamente en un solo sentido.
De esta forma, la corriente eléctrica suministrada recorre las bobinas o devanados del motor, en cuyo interior se crean campos magnéticos, los cuales generan fuerzas que impulsan el movimiento de rotación de la parte móvil del motor (rotor).
A diferencia de los motores paso a paso y los servomecanismos, los motores DC no pueden ser posicionados o enclavados en una posición específica. Estos simplemente giran a la máxima velocidad y en el sentido que la alimentación aplicada se los permite.
El motor Dc esta compuesto por dos partes principales, rotor y estator.
Rotor:
El rotor corresponde a la parte móvil del motor, y es el que proporciona el torque para mover la carga. A su vez esta formado por:
- El eje: Es una barra de acero, la cual proporciona el movimiento producido.
- El núcleo: Esta localizado alrededor del eje y esta fabricado en acero, proporciona un campo magnético entre los polos para que el flujo magnético del devanado circule.
- Devanado: Es el conjunto de bobinados por el cual esta compuesto el motor, están conectados eléctricamente con el colector.
- Colector: La función del colector es recoger la tensión producida por el devanado inducido, transmitiéndola al circuito por medio de las escobillas.
Este está formado por:
- El armazón: sirve como soporte y proporcionar una trayectoria de retorno al flujo magnético del rotor y del imán permanente.
- Imán permanente: proporciona un campo magnético uniforme al devanado del rotor o armadura, de modo que interactua con el campo formado por el bobinado, y se origine el movimiento del rotor como resultado de la interacción de estos campos.
- Las escobillas: transmiten la tensión y corriente de la fuente de alimentación hacia el colector y al bobinado del rotor.
Control de un motor de CC
El primer problema a considerar a la hora de alimentar el motor, es la forma de como hacerlo. Ya que si lo hacemos mediante un PIC, por lo general, la corriente máxima que nos puede proporcionar cualquier línea de salida está limitada a 25mA como máximo. Esta corriente es demasiado pobre para alimentar un motor DC o CC directamente. Por ello se hace necesaria la utilización de transistores que puedan ser configurados en diferentes posiciones, siendo la mas utilizada el Puente en H.
Puente en H
La forma mas sencilla de controlar un motor de CC de baja potencia, en velocidad y sentido de giro, es mediante la conmutación electrónica de unos circuitos realizados básicamente con transistores que reciben el nombre de Puente en H.
Como se puede ver en la imagen, este circuito esta formado por 4 transistores que trabajan en conmutación y se comportan como interruptores controlados por las señales que les llega a las entradas Input1 e Input2.
Cuando se activa la entrada Input1 a nivel alto y la entrada Input2 a nivel bajo los transistores Q3 y Q2(NPN y PNP) entran en saturación, mientras que Q1 y Q4 están en corte ya que son contrarios(PNP y NPN). De esta forma el motor gira en un sentido.
Si en caso contrario activáramos las entradas a la inversa, se produce el giro en el sentido contrario, ya que invertimos la polaridad del motor.
Disponemos de integrados que ya poseen estas configuraciones para el gobierno de los motores, los mas utilizados son el Driver L293 y el doble puente H L298.
Driver L293:
Es un driver de 4 canales que es capaz de proporcionar una corriente de salida de hasta 1A por canal. Cada canal es conrtolado por señales de entrada TTL y cada pareja de canales dispone de una señal de habilitación.
En el esquemático siguiente podemos ver el diagrama de bloques del driver L293, así como una serie de configuraciones para la conexión de motores.
Driver L298:
Posee en su interior un doble puente en H lo que permite dirigir dos bobinas de una forma individual, el control es de habilitación y de dirección. Soporta hasta un máximo de 3A por cada canal.
Si observamos el diagrama de bloques del L298, podemos ver la diferencia entre el L293 y L298. Este esta compuesto por un parámetro doble en H como ya hemos citado anteriormente.
Control de velocidad de un Motor de CC
La velocidad de giro de un motor de corriente contínua depende del valor medio de la tensión aplicada en sus extremos.
El sistema mas utilizado para controlar la velocidad de un motor DC es mediante la modulación de ancho de pulso PWM.
La tensión contínua media presentada al motor se controla manteniendo una frecuencia constante, y variando el tiempo que la señal permanece en alto, es decir variando el ciclo de trabajo o Duty cycle.
Por ejemplo una ciclo de trabajo del 50% suministra una tensión media del 50%.
En la siguiente entrada realizaremos un ejemplo de control de un motor de CC, mediante el driver L298.
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