555 Temporizador PWM Controlador de velocidad del motor de CC
En este tutorial, aprenderemos cómo hacer un controlador de velocidad de motor de CC PWM utilizando el 555 Timer IC. Echaremos un vistazo detallado a cómo funciona el circuito generador 555 Timer PWM, cómo usarlo para controlar la velocidad del motor de CC y cómo hacer una PCB personalizada para él.
Puede ver el siguiente video o leer el tutorial escrito a continuación.
Podemos controlar la velocidad del motor de CC controlando el voltaje de entrada del motor. Para ello podemos utilizar PWM, o modulación de ancho de pulso.
PWM es un método a través del cual podemos generar voltaje variable encendiendo y apagando la energía que va al dispositivo electrónico a un ritmo rápido. El voltaje promedio depende del ciclo de trabajo de la señal, o la cantidad de tiempo que la señal está ENCENDIDA versus la cantidad de tiempo que la señal está APAGADA en un solo período de tiempo.
El temporizador 555 es capaz de generar una señal PWM cuando se configura en modo astable. Si no está familiarizado con el 555 Timer, puede consultar mi tutorial anterior donde expliqué en detalle qué hay dentro y cómo funciona el 555 Timer IC.
Aquí hay un circuito básico del temporizador 555 que funciona en modo astable y podemos notar que la salida es ALTA cuando el capacitor C1 se está cargando a través de las resistencias R1 y R2.
Por otro lado, la salida del IC es BAJA cuando el capacitor C1 se está descargando pero solo a través de la resistencia R2. Entonces podemos notar que si cambiamos los valores de cualquiera de estos tres componentes obtendremos diferentes tiempos de ENCENDIDO y APAGADO, o diferente ciclo de trabajo de la señal de salida de onda cuadrada. Una manera fácil e instantánea de hacer esto es reemplazar la resistencia R2 con un potenciómetro y, además, agregar dos diodos en el circuito.
En esta configuración el tiempo de encendido dependerá de la resistencia R1, del lado izquierdo del potenciómetro y del capacitor C1, mientras que el tiempo de apagado dependerá del capacitor C1 y del lado derecho del potenciómetro. También podemos notar que en esta configuración el período de un ciclo, por lo tanto, la frecuencia, siempre será la misma, porque la resistencia total, durante la carga y la descarga, seguirá siendo la misma.
Por lo general, la resistencia R1 es mucho más pequeña que la resistencia del potenciómetro, por ejemplo, 1K en comparación con los 100K del potenciómetro. De esa manera tenemos un control del 99% sobre la resistencia de carga y descarga en el circuito. El pin de control del 555 Timer no se usa pero se conecta a un capacitor de 100nF para eliminar cualquier ruido externo de esa terminal. El reinicio, pin número 4, está activo bajo, por lo que está conectado a VCC para evitar cualquier reinicio no deseado de la salida.
La salida del temporizador 555 puede absorber o generar una corriente de 200 mA a la carga. Entonces, si el motor que queremos controlar excede esta calificación, necesitamos usar un transistor o un MOSFET para impulsar el motor. En este ejemplo, utilicé un transistor Darlington (TIP122) que puede manejar una corriente de hasta 5A.
La salida del IC debe conectarse a la base del transistor a través de una resistencia, y en mi caso usé una resistencia de 1k. Para evitar picos de voltaje producidos por el motor, necesitamos usar un diodo flyback que se conecta en paralelo con el motor.
Ahora podemos continuar y diseñar una PCB personalizada para este circuito. Para ello utilizaré el software online gratuito EasyEDA. Aquí podemos comenzar buscando y colocando los componentes en el lienzo en blanco. La biblioteca tiene cientos de miles de componentes, por lo que no tuve ningún problema para encontrar todos los componentes necesarios para este circuito del controlador de velocidad del motor de CC PWM.
Después de insertar los componentes, debemos crear el contorno de la placa y comenzar a organizar los componentes. Los dos condensadores deben colocarse lo más cerca posible del temporizador 555, mientras que los otros componentes pueden colocarse donde queramos, pero aún en una disposición lógica de acuerdo con el esquema del circuito.
Usando la herramienta de seguimiento, necesitamos conectar todos los componentes. La herramienta de seguimiento es bastante intuitiva y fácil de usar. Podemos usar tanto la capa superior como la inferior para evitar cruces y acortar las pistas.
Los pads de los componentes que deben conectarse a tierra se establecen en Ground a través de la pestaña Pad Properties, donde necesitamos escribir GND en la etiqueta "Net" cuando se selecciona el pad.
Podemos usar la capa Silk para agregar texto al tablero. También podemos insertar un archivo de imagen, por lo que agrego una imagen en el logotipo de mi sitio web para imprimirla en el tablero. Al final, usando la herramienta de área de cobre, necesitamos crear el área de tierra de la PCB.
Puede encontrar los archivos de proyecto EasyEDA de este proyecto aquí.
Una vez que hayamos terminado con el diseño, solo tenemos que hacer clic en el botón "Salida Gerber", guardar el proyecto y podremos descargar los archivos Gerber que se utilizan para fabricar la PCB. Podemos pedir la PCB de JLCPCB, que es el servicio de fabricación de PCB de EasyEDA, y también es el patrocinador de este video.
Aquí podemos simplemente arrastrar y soltar el archivo zip descargado de los archivos gerber. Después de cargar, podemos volver a revisar PCB en el visor de Gerber. Si todo está bien, podemos seleccionar hasta 10 PCB y obtenerlos por solo 2 dólares.
Sin embargo, después de una semana han llegado los PCB y debo admitir que es bastante satisfactorio tener tu propio diseño de PCB fabricado. La calidad de los PCB es excelente y todo es exactamente igual que en el diseño.
Bien, ahora podemos pasar a insertar los componentes en la PCB.
Puede obtener los componentes necesarios para este ejemplo en los siguientes enlaces:
Primero inserté los componentes más pequeños, las resistencias, los diodos y los capacitores.
Doblé sus cables en el otro lado para que permanezcan en su posición cuando volteé la placa para soldar. En cuanto a los componentes más grandes, usé una cinta adhesiva para mantenerlos en su lugar al voltear el tablero.
Aquí está la apariencia final de la placa y lo que queda ahora es conectar un motor de CC y una fuente de alimentación adecuada para él.
Utilicé un motor de CC de alto par de 12 V que alimenté con baterías de iones de litio de 3,7 V conectadas en serie que dan alrededor de 12 V. Entonces, ahora, usando el potenciómetro, podemos controlar la velocidad del motor de CC o la señal PWM producida por el 555 Timer IC.
Espero que hayas disfrutado este tutorial y hayas aprendido algo nuevo. No dude en hacer cualquier pregunta en la sección de comentarios a continuación.Resumen
Control de velocidad del motor de CC PWM
Circuito generador PWM con temporizador 555
Diseño de una PCB para el controlador de velocidad de motor PWM DC
Ensamblaje de la PCB del controlador de velocidad del motor de CC PWM
Tecnología Industrial
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