Controle PWM para motores DC até 3 A (MEC151)

Descrevemos a montagem de um eficiente controle de motores PWM pra tensões de 9 a 15 V, com corrente máxima de 3 A. Este circuito pode servir para operar diretamente com motores ou caixas de redução.

Já abordamos em diversos artigos o principio de funcionamento dos controles PWM que são muito melhores que os controles lineares que apresentam perdas.

Se quiser saber mais sobre o princípio de funcionamento desses controles, que é o mesmo do circuito apresentado neste artigo veja: ALM442 – PWM

 

Como Funciona

No nosso circuito, o que fazemos é o controle tradicional, alterando o ciclo ativo de um sinal retangular de acordo com a potência que desejamos aplicar ao motor.

Na figura 1 mostramos que num controle por pulsos, o que importa é a área da figura abrangida pelo gráfico, pois ela determina a potência aplicada.

 

   Figura 1 – As áreas sob (A) e (B) são iguais, indicando a mesma potência
Figura 1 – As áreas sob (A) e (B) são iguais, indicando a mesma potência

 

Assim, para controlar a potência aplicada, basta gerar um sinal retangular e alterar a largura dos pulsos, ou ainda sua separação, conforme mostra a figura 2.

 

   Figura 2 – Alterando a potência
Figura 2 – Alterando a potência

 

Para gerar os sinais com ciclos ativos que possam ser controlados utilizamos uma das portas disparadoras do circuito integrado 4093, conforme mostra a figura 3.

 

   Figura 3 – Alterando o ciclo ativo de um oscilador 4093
Figura 3 – Alterando o ciclo ativo de um oscilador 4093

 

Neste circuito, a corrente de carga do capacitor é feita por um diodo e ela determina o tempo em que o sinal de saída fica no nível alto.

Por outro lado, a descarga é feita pelo outro diodo, que determina o tempo em que a saída fica no nível baixo.

Como são os resistores associados a estes diodos que determinam os tempos, se um deles for variável, podemos controlar tanto a duração dos pulsos como a separação.

É justamente isso que fazemos em nosso circuito, ligando em série com um deles um potenciômetro de controle, que será o controle de velocidade.

O sinal gerado por este circuito é amplificado digitalmente e aplicado a um transistor que comuta um regulador integrado LM350T.

Este regulador de 3 terminais pode controlar correntes até 3 A, sendo então modulado digitalmente pelo oscilador.

Na saída temos então pulsos de tensão que podem ser aplicados a uma carga até 3 A.

 

Montagem

Na figura 4 temos então o diagrama completo do controle PWM.

 

   Figura 4 – Diagrama do controle PWM
Figura 4 – Diagrama do controle PWM

 

Na figura 5 temos uma sugestão de placa de circuito impresso para a montagem.

 

   Figura 5 – Sugestão de placa para a montagem
Figura 5 – Sugestão de placa para a montagem

 

O circuito integrado LM350T deve ser dotado de um dissipador de calor apropriado.

Para os demais componentes observe as posições do circuito integrado 4093, do transistor e dos diodos.

Os resistores são de 1/8 W e o potenciômetro pode ser lin ou log.

 

Prova e Uso

Para testar, ligue na saída um motor de 6 a 15 V com corrente máxima de 3 A.

Alimente o circuito com a tensão nominal do motor e vá ajustando P1 para verificar a velocidade, retocando o ponto de mínimo em P2 (trimpot).

Se o motor tender a vibrar muito, o que pode ocorrer em alguns casos, altere o valor de C2, operando em outra faixa de frequências.

Comprovado o funcionamento, é só utilizar, respeitando os limite de corrente do circuito.

O circuito também pode operar como dimmer para elementos de aquecimento e lâmpadas incandescentes ou sequências de LEDs com resistores de redução.

CI-1 – 4093 – circuito integrado

CI-2 – LM350T – circuito integrado

Q1 – BC548 – transistor NPN deuso geral

D1, D3 – 1N4248 – diodos de silício

D2 – 1N4004 – diodo de silício

P1 – 2M2 Ω – potenciômetro

P2 – 10k – trimpot

R1 – 100 k Ω x 1/8 W – resistor – marrom, preto, amarelo

R2 – 15 k Ω x 1/8 W – resistor – marrom, preto, verde

R4 – 220 Ω x 1/8 W – resistor – vermelho, vermelho, marrom

C1 – 220 µF x 25 V – eletrolítico

C2 – 47 nF – capacitor cerâmico ou poliéster

Diversos:

Placa de circuito impresso, radiador para o CI, caixa para montagem, fios, solda, etc.

 


Opinião

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