Cómo elegir el driver y controlador de motor adecuado para tus proyectos robóticos

Un controlador de motor es un circuito integrado usado para controlar motores en robots en diversas aplicaciones: desde coches autónomos a proyectos escolares simples. La función de un driver de motor es tomar corrientes bajas y amplificarlas a corrientes más altas para impulsar un motor.

Un driver de motor actúa como puente entre el procesador/microcontrolador y el motor. Hay varios tipos de motores: servomotores, motores DC, entre otros. La selección depende de su aplicación/uso, y hay varias formas de operarlos. Exploremos información clave para elegir drivers de motor.

Usos de los drivers de motor

Los drivers estándar en robótica necesitan una corriente de impulso superior a 250 mA.

Un timer IC o microcontrolador no puede suministrar tales corrientes al motor, y hay riesgo de dañarlo. Aquí entra el driver de motor: como se dijo, actúan como «puente» o interfaz entre motor y microcontrolador.

En resumen, los drivers manejan grandes voltajes y corrientes, permitiéndote controlar una carga mayor con una señal pequeña. Es importante notar que el motor es crucial al referirse a controladores y drivers. Quienes se inician en robótica a menudo confunden driver y controlador. El driver gestiona la potencia para impulsar motores, mientras el control digital y la lógica los realiza un microprocesador.

Aplicación de los drivers de motor

Los drivers de motor tienen aplicaciones variadas en muchos campos. Su uso es abundante en industrias y aplicaciones como:

• Displays incandescentes y LED
• Motores paso a paso (stepping motor)
• Conmutación de solenoides y relés
• Aplicaciones automotrices
• Periféricos de PC
• Robótica
• Sistemas de navegación para coche

Como ves, su aplicabilidad es vasta y variada.

Introducción específica de la aplicación

Los drivers de motor tienen aplicaciones variadas en diversos campos. Su uso es abundante en industrias y aplicaciones como: (lista repetida, ver sección anterior).

Selección de un driver de motor

4.1 Voltaje

Hay muchas cosas a considerar al elegir un driver. Lo primero: valores nominales de corriente y voltaje compatibles con tu motor y aplicación. Lo bueno: encontrar voltajes adecuados no es difícil, hay muchos dispositivos con rango de voltaje de alimentación amplio.

Importante: la corriente no es solo la actual. Debes elegir un driver capaz de acomodar una gran corriente de impulso. Si el driver sufrirá temperaturas internas estresantes, elige uno con pad térmico expuesto. Como regla general, busca un driver con voltaje de operación de 1,5x a 2x. Puedes hallar corriente y voltaje en la placa de características del motor. La mayoría de motores admiten varios voltajes y listan múltiples amperajes.

4.2 Aplicabilidad

Segundo, considera su uso o aplicabilidad. Los drivers tienen varios métodos; debes elegir según tus requisitos específicos. Algunas aplicaciones necesitan drivers potentes, otras no. La aplicabilidad importa mucho en la selección.

4.3 Factores ambientales

Tercero, la condición ambiental donde funcionará el driver debe dictar su elección: polvo, vibración, temperatura, contaminantes airborne... Elige un controlador que tolere dureza y condiciones adversas.

4.4 Tipo de driver

Cuarto, ten en cuenta el tipo de driver que se adapte a tus necesidades. Dos tipos comunes: drivers para motores con escobillas (brushed) y drivers para motores sin escobillas (brushless).

• Brushed: Los más frecuentes en el mercado y más simples de operar. Sus aplicaciones de bajo presupuesto y equipos industriales básicos los hacen favoritos.
• Brushless: Eficientes y altamente fiables. Vida operativa superior a 10 000 horas.

4.5 Tamaño de bastidor (Frame size)

Además del tipo según aplicabilidad, considera configuración y tamaño de bastidor. ¿Hay espacio limitado que restrinja opciones? ¿Necesitas posicionar el eje de salida del driver de cierta forma? Considera esto al comprar. Ten en cuenta: gearbox en línea, configuración angular, etc.

4.6 Peso y velocidad

Al elegir el driver correcto, su masa y velocidad importan. Según el uso, elige uno que encaje. No quieres un driver cuyo peso sea problemático. Respecto a velocidad: la regla general es que la mayoría funcionan eficientemente a altas velocidades, aunque no siempre es posible si se necesita engranaje. Engranajes adicionales reducen la eficiencia del driver; hay que considerar velocidad y reducción de par.

4.7 Par (Torque)

El par es otro factor vital al seleccionar un driver. Si usas aplicaciones o trabajas en industrias donde el levantamiento pesado es habitual, necesitarás motores más fuertes. Para girar un eje eficazmente, tu driver necesita cierto par. Según tus necesidades, puedes requerir un driver con par específico. En industrias con mucho movimiento y levantamiento pesado, drivers con alto par.

4.8 Corriente

La corriente necesita consideración cuidadosa. Alimenta el driver, y mucha lo daña. ¿Cuánta corriente puede alojar el driver? Debe haber un mínimo y máximo. Si el driver debe correr a velocidades mayores, debe proporcionar corrientes mayores. Debe haber una corriente media que el driver consuma/opere bajo par estándar.

4.9 Velocidades del motor

La velocidad máxima del driver es otro factor importante. ¿Qué tan rápido puede servirte? Si trabajas en industrias donde la velocidad es clave, elige drivers más rápidos. El precio del driver operando una carga específica importa mucho en la selección.

4.10 Diámetro de rueda

Por último, el ancho de la rueda usada importa al elegir driver. Rueda mayor → neumáticos mayores → mayor resistencia a la rodadura. Al resistir más, se necesita más energía para moverla. Por tanto, rueda mayor implica mayor consumo de combustible/energía.

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Conclusión

Los drivers de motor actúan como «puente» entre motor y microcontrolador, usados en industrias como periféricos PC, navegación coche y robótica. Su función: convertir señal de baja corriente en señal de mayor corriente para impulsar el motor según se requiera. Al comprar un driver, presta atención a: peso, velocidades, velocidad, corriente, entre otros.