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Aprende a controlar un motor con pwm (pcb incluido)

Hola a todos, bienvenidos al post!

ALERTA! este post contiene mas de 2 renglones, no recomendado para taringueros nivel 5

Este post requiere de un nivel basico de conocimientos en electronica

Hoy aprenderemos a controlar un motor (tambien aplicable a otro tipo de cargas) con pwm, con un circuito muy sencillo

Respondamos a una pregunta muy sencilla, porque usar pwm?

el pwm regula la potencia de manera muy eficiente, suelen ser 80% eficientes, muy poca perdida de energia en calor, al contrario de usar un regulador lineal que suelen ser 30% eficientes.

En esta ocasion usaremos el mitico 555, que aunque es un integrado viejo, se puede hacer una infinidad de cosas con el, de los integrados mas usados en la historia de la electronica.

Comencemos con el circuito :

Aprende a controlar un motor con pwm (pcb incluido)

La funcion de este circuito es generar un pulso cuadrado a una frecuencia constante, y la duracion del pulso es modificada mediante el potenciometro. Veamos mas a fondo como funciona el pwm

Los elementos que conforman al pwm son los siguientes:

-El voltaje maximo o Vpp de la señal

-El dutycycle (o periodo de duración)

-La frecuencia

Ahora analicemos en el osciloscopio los conceptos anteriores

Comencemos por el Voltaje maximo

Aprende a controlar un motor con pwm (pcb incluido)

como podemos observar, la onda cuadrada va de 0 a 10.95V, el voltaje dependera de el voltaje de entrada en el circuito. en este caso lo estamos alimentando con 12V

Es importante tener esto en cuenta, a continuacion veremos porque

Analicemos el duty cycle o periodo de duracion

Aprende a controlar un motor con pwm (pcb incluido)

como podran ver, el periodo es el tiempo que la onda esta encendida, hasta cuanto permanece apagada. como podemos ver, aqui la mitad del periodo esta encendida y la otra mitad esta apagada, por lo tanto, podemos decir que el duty cycle es de 50%, ya que esta 50% del tiempo encendido

ojo aqui para calcular la potencia promedio que sera entregada a la carga, multiplicamos el voltaje maximo de la onda por el dutycicle, en este caso 0.50, lo que nos da una potencia promedio de 5.475V, ese sera el voltaje que entrara al motor

ahora hablemos de un ultimo pero importantisimo punto, la frecuencia

En pocas palabras, la frecuencia sera un factor importante de cuanta corriente podra pasar a traves el mosfet hacia el motor, a mayor frecuencia, mayor corriente le sera entregada con menor energia que sera disipada a traves del mosfet en forma de calor, asi que si planean controlar una carga considerablemente grande( arriba de 1 amp) les recomiendo que la frecuencia sea de arriba de 100khz

muy bien, ahora que ya sabemos estos importantes puntos, veamos como controlar el circuito

Aprende a controlar un motor con pwm (pcb incluido)
los componentes dentro del circulo rojo, mas en especifico el potenciometro (rv1) se encarga de controlar el duty cycle, el valor de este debe ser entre 50k y 100K

Aprende a controlar un motor con pwm (pcb incluido)
el capacitor c1 (que en este caso es de 10nano faradios) determina la frecuencia de salida, entre menor sea el valor, mayor frecuencia de salida

Muy bien, ahora que sabemos como funciona el circuito, es hora de hacerlo fisico !!!!

comencemos con el pcb

Aprende a controlar un motor con pwm (pcb incluido)
primero establecemos en proteus todos los componentes necesarios para el circuito, formando el circuito final

Aprende a controlar un motor con pwm (pcb incluido)
creamos las dimensiones de la placa, y colocamos los componentes, ahora a darle auto router, ya que nos da paja hacerlo manualmente

Aprende a controlar un motor con pwm (pcb incluido)
y la vista en 3D

ahora veamos el circuito final en pcb, certificado, por supuesto (las pistas las hice a mano, por eso se ve del culo XD)

Aprende a controlar un motor con pwm (pcb incluido)

y por ultimo, veamos como funciona !