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Control de velocidadporPWM
CIRCUITO PWMSIMPLE CON 555 Y IRFZ46N
Uno de losproblemasmásfundamentalesenrobóticaesel control de lavelocidaddel motor
DC. El métodomáscomúnde control de velocidadesPWMo pulsomodulaciónde ancho.
Modulaciónde anchode pulsoesel procesode cambiarla potenciaa un dispositivoyauna
frecuenciadeterminada,convariadosydesactivarveces.Activarydesactivarvecesse conocen
como “ciclo”.El siguientediagramamuestralasformasde ondade las señalesde ciclode
deberde 10%, 50% y 90%.
2. Comopuede verenel diagrama,esuna señal de ciclode serviciodel 10% sobre el 10% de la
longitudde onday fuera90%, mientrasque unciclode serviciode 90% señal esen90% y
desactivadoel 10%.Estas señalesse envíanal motorcon una frecuencialosuficientemente
alta que el pulsonotiene ningúnefectosobre el motor.El resultadofinal del procesode PWM
esque la potenciatotal enviadaal motorpuede ajustarse desde fuera(ciclode trabajode 0%)
a completoen(ciclode serviciodel 100%) con buenaeficienciaycontrol estable.
Mientrasque muchosconstructoresde robot utilizanunmicrocontroladorparagenerarlas
señalesPWMrequeridas,el circuitoPWM555 explicóaquídará al noviciogeneradorde robot
fácil construirel circuitoy buenentendimientode modulaciónde anchode pulso.Tambiénes
útil enuna variedadde otrasaplicacionesdonde laPWMconfiguraciónnecesitasólocambiar
ocasionalmente.
El temporizador555 enel circuitoPWM se configuracomoun osciladorastable.Estosignifica
que una vezque se aplicala potencia,el 555 oscilarásinningúndisparoexterno.Antesde la
explicacióntécnicadel circuito,analicemosel temporizador555 IC sí.
Las conexionesparael paquete DIP de 8 pinesson las siguientes:
Un diagrama de bloquesdel temporizador555:
3. Descripcionesde PIN para el 555
PIN DESCRIPCIÓN PROPÓSITO
1 Suelo Terrenode DC
2 Desencadenador
El pinde activacióndesencadenael comienzode la
secuenciade temporización.Cuandovabajo,hace que
el pinde salidair alto.El desencadenadorse activa
cuandoel voltaje cae por debajode 1/3 de + V el pin8.
3 Salida
El pinde salidase utilizaparaimpulsaruncircuito
externo.Tiene unaconfiguraciónde “Tótem”,loque
significaque puede origenohundiractual.El alto
rendimientosuele serinferioresaaproximadamente
1,7 voltios+V cuandocompras actuales.El pinde
salidapuede hundirsehastayde corriente.El pinde
salidaesimpulsadoporaltocuandoel pinde activación
estomado bajo.Es impulsadoporel pinde salidabaja
cuandoel pin de umbral se toma alta o el pinde reset
estomado bajo.
4 Restablecer
El pinde reiniciose utilizaparaconducirlasalidabaja,
independientementedel Estadodel circuito.Cuando
no se utiliza,el pinde reiniciodebe estarligadoa+ V.
4. 5
Voltaje de
control
El pinde voltaje de control permite laentradade
voltajesexternosparaafectarlatemporizacióndel chip
555. Cuandono se utiliza,debe serdejadoatierraa
travésde un 0.01uF condensador.
6 Umbral
El pinde umbral hace que la salidaserconducidosbajo
cuandosu voltaje se elevaporencimade los2/3 de +
V.
7
Aprobaciónde la
gestión
Los cortos de pinde descarga a tierracuando el pinde
salidava alto.Normalmentese utilizaparadescargarel
condensadorde temporizacióndurante laoscilación.
8 + V DC Power– aplicar+ 3 a + 18VDC aquí.
El diagrama esquemáticodel circuitoPWM 555:
El pinde reinicioestáconectadoa+ V,por lo que notiene ningúnefectosobre laoperacióndel
circuito.
Cuandose enciende el circuito,el pinde activaciónesbajacomose descargael condensador
C1. Esto comienzael ciclodel oscilador,causandolasalidairalto.
Cuandola salidavaalto,condensadorC1 comienzaacobrar por el ladoderechode R1 y diodo
D2. Cuando el voltaje de C1alcanza 2/3 de + V,el umbral (pin6) estáactivado,que a su vez
provocala salida(pin3) ydescarga (pin7) irbaja.
Cuandola salida(pin3) va bajo,condensadorC1 comienzaacumplirpor el ladoizquierdode
R1 y D1. Cuandoel voltaje de C1 cae por debajode 1/3 de + V,la salida(pin3) y pasadoresde
descarga(pin7) van alto,y el ciclose repite.
5. Pin5 nose utilizaparaun voltaje externode entrada,porloque se omite al sueloconuna
0.01uF condensador.
Tengaen cuentala configuraciónde R1,D1 y D2. CondensadorC1cargos a través de un lado
de R1 y losvertidosporel otro lado.La suma de la resistenciade carga y descargaessiempre
la misma,porlo tanto,la longitudde ondade laseñal de salidaesconstante.Sóloel ciclode
trabajovaría con R1.
La frecuenciatotal de laseñal PWMeneste circuitoestádeterminadaporlosvaloresde R1y
C1. En el esquemaanteriormente,estose haestablecidoen144 Hz.
Para calcularlos valoresde componentesparaotrasfrecuencias,utilice lafórmula:
Frecuencia= 1,44 / (R1 * C1)
En este circuito,el pinde salidase utilizaparacarga y descarga C1, enlugar de hacerloenel
pinde descarga.Esto se hace porque el pinde salidatiene unaconfiguraciónde “Tótem”.
Puede fuente yreceptoractual,mientrasque el pinde descargasólose hunde actual.Tenga
encuenta que lospinesde salidaydescargair alta ybaja al mismotiempoenel ciclodel
oscilador.
El pinde descarga se utilizaparala salidade launidad.En este caso,el resultadoesunMOSFET
de IRFZ46N. La puerta del MOSFET debe tiróaltacomo el pinde aprobaciónessólodel
colectorabierto.SiendounMOSFETde canal N, laIRFZ46N llevaráa cabo de drenaje al origen
cuandoel pin de la puertase elevaporencimade 4 voltiosomenos.Dejaráde llevaracabo
cuandoel voltaje de entradacae pordebajode este voltaje.Laconfiguraciónde lasalida
tambiénsirve parainvertirlaseñal desde el circuito555.
Fuente:http://www.dprg.org/tutorials/2005-11a/index.html
Este circuitoes untanto atípico, está usandoel pinde descargadel condensadorque se usa
para el tiempoyde ahí activael mosfet(que consume nanoamp.yporesono afecta) lo
ortodoxoesel pin3 que esla salida. A 200V, le podría afectar lasdescargas inductivasdel
motor y sobre todo,nohace compensaciónalgunade diferenciasde cargadel motor (apoca
velocidadlonotaríasque se ahoga y no intentarecuperarentrabajo).Se podríaintercalarun
optoacoplador.
El montaje habitual seríael siguiente:
6. El diodoD3 en paraleloal motoresotra medidaclásicaque nodebe faltarpara las descargas
inductivasdel motor.C3va a laspatillas4-8,obviamente nopuede iral motor(a 200V).
Este va muy bien:
