Control de Velocidad PWM para Motores CC

Funcionamiento del circuito

Este circuito es un control de velocidad para un motor de corriente continua (CC) mediante modulación por ancho de pulso (PWM) usando un temporizador NE555. A continuación, explico el funcionamiento paso a paso:

1. Alimentación del Circuito

• La fuente de alimentación es de 12V DC, que alimenta tanto el circuito de control (basado en el NE555) como el motor.

• El pin 8 del NE555 está conectado a la alimentación de 12V, y el pin 1 está conectado a tierra.

2. Configuración del Temporizador NE555 en Modo Astable

• Este circuito configura el temporizador NE555 en modo astable para generar una señal PWM. En este modo, el NE555 produce una señal de onda cuadrada de forma continua en su salida (pin 3).

• El ancho del pulso de la señal PWM determina la velocidad del motor. A mayor ancho de pulso (duty cycle), mayor será la potencia entregada al motor y, por lo tanto, su velocidad.

3. Control de la Frecuencia y Duty Cycle

• Los componentes R1, VR1 (potenciómetro de 100kΩ), D1, D2 y el capacitor C1 controlan la frecuencia y el ancho de los pulsos de la señal PWM.

  • R1 y VR1 establecen el tiempo de carga de C1, lo que influye en el tiempo que la salida permanece en nivel alto (HIGH) y, por lo tanto, en el duty cycle.

  • D1 y D2 (diodos 1N4007) permiten que los tiempos de carga y descarga de C1 sean diferentes, ajustando así el duty cycle de manera independiente de la frecuencia.

  • C1 (100nF) actúa como capacitor de temporización y controla la frecuencia de oscilación junto con R1 y VR1.

  • Al ajustar el potenciómetro VR1, el usuario puede modificar el duty cycle, que a su vez ajusta la velocidad del motor.

4. Filtros y Estabilización

• C2 (100nF) actúa como filtro de desacoplo en el pin 5 del NE555 para eliminar ruidos o interferencias que puedan afectar la estabilidad del temporizador.

• C3 (100nF) y C4 (10uF, 16V) son capacitores de desacoplo en la línea de alimentación, que ayudan a suavizar las variaciones en el voltaje de alimentación y evitar que el ruido afecte el circuito.

5. Señal de Salida PWM

• La señal de salida PWM generada en el pin 3 del NE555 pasa por la resistencia R2 (10Ω) antes de ser aplicada a la compuerta (Gate) del transistor MOSFET T1 (IRF830).

• R2 limita la corriente de entrada al Gate del MOSFET, protegiéndolo de picos de corriente que podrían dañarlo.

6. Control del MOSFET y Alimentación del Motor

• El MOSFET T1 (IRF830) actúa como un interruptor controlado por la señal PWM. Cuando el pin 3 del NE555 está en alto, T1 conduce y permite que la corriente pase a través del motor. Cuando está en bajo, T1 se apaga, interrumpiendo la corriente al motor.

• La velocidad del motor M1 depende del promedio de voltaje aplicado debido al PWM. A mayor duty cycle, el motor recibirá más energía y girará más rápido.

• D3 (diodo 1N5408) está conectado en paralelo con el motor para proteger el MOSFET de los picos de voltaje inverso que el motor puede generar cuando se apaga repentinamente (fenómeno conocido como "back EMF").

7. Resistencia de Pull-Down

• R3 (1kΩ) es una resistencia de pull-down conectada entre la compuerta del MOSFET y tierra. Esta resistencia asegura que el MOSFET se mantenga apagado cuando no hay señal en el Gate, evitando un encendido accidental.

Resumen del Funcionamiento

1. El temporizador NE555 en modo astable genera una señal PWM ajustable en su pin 3.

2. La señal PWM controla la compuerta del MOSFET, que actúa como un interruptor de alta velocidad para encender y apagar el motor.

3. Al ajustar el potenciómetro VR1, se modifica el duty cycle de la señal PWM, controlando la velocidad del motor.

4. El diodo D3 protege el MOSFET contra picos de voltaje del motor.

Este circuito permite un control preciso de la velocidad del motor utilizando modulación por ancho de pulso (PWM), que es eficiente en términos de energía y reduce el calor generado en comparación con otros métodos de control de velocidad.