Controlador de motor dc e ponte h

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  • Publicado : 30 de outubro de 2012
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Dois circuitos são fundamentais em qualquer aplicação que envolva motores de corrente contínua: pontes H e controles PWM. Neste circuito, dedicado aos projetistas de equipamentos de automação, robótica, mecatrônica e eletrônica embarcada combinamos os dois circuitos num só, com a possibilidade de se ter ao mesmo tempo o controle de sentido de rotação e potência para um motor DC comum.   Uma dasdesvantagens das pontes H que fazem uso de configurações comuns com transistores, como a mostrada na figura 1, e que são comandadas por sinais aplicados a duas entradas é que elas possuem "estados proibidos" que levam dois transistores de um mesmo ramo à condução colocando em curto a alimentação com o sério perigo de sobrecarga para os transistores. A tabela dada a seguir mostra estes estados: ENT1ENT2 Estado do MotorAlto Baixo Rotação Sentido DiretoBaixo Alto Rotação Sentido InversoBaixo Baixo ParadoAlto Alto Estado Proibido (curto) Para se evitar este problema que ocorre com a existência de um estado proibido o que se faz é agregar uma lógica de entrada como a mostrada na figura 2 e que leva o motor a ter apenas duas situações possíveis : rodar no sentido direto e inverso.  A desvantagemóbvia deste circuito é que ele não tem um terceiro estado (parado) que possa ser comandado por níveis lógicos externos.  A nossa proposta neste projeto é interessante: mantemos a configuração lógica para dois sentidos de rotação e agregamos um controle PWM que permite não só agregar este terceiro estado (parado) comandado por nível lógico como também um controle de velocidade PWM.No nosso caso ocontrole PWM é feito por um potenciômetro mas nada impede que venha de algum tipo de sensoriamento externo. Se, por exemplo, o potenciômetro for substituído por um LDR, podemos usar uma pequena lâmpada para enviar o nível de excitação ou velocidade de rotação a partir de um amplificador ligado a sensores, como mostrado na figura 3.  Este amplificador operacional por ser ligado a uma referência detensão ou mesmo a uma interface de computador para se ter o controle externo de velocidade. O circuito se baseia totalmente em lógica CMOS e FETs de potência podendo controlar motores de vários ampères dependendo apenas dos transistores escolhidos. Dentre as aplicações possíveis temos:Robôs móveisBraços móveis e elevadoresSistemas de ventilação inteligentesBombas de água inteligentesSistemas deautomação que usem motores  COMO FUNCIONAPara saber como funciona uma ponte H sugerimos que o leitor veja outros artigos desta seção ou consulte nosso livro “Eletrônica Para Mecatrônica”ou as edições em inglês Mechatronics Sourcebook e Robotics, Mechatronics and Artificial Intelligence.  De uma forma resumida, o que temos são 4 transistores (bipolares ou FETs de potência) ligados num circuito como omostrado na figura abaixo.Polarizando Q1 e Q4 a corrente circula num sentido pelo motor e polarizando Q2 e Q3 a corrente circula no sentido oposto pelo motor. Como o sentido de rotação do motor depende do sentido da corrente podemos fazer o motor girar no sentido desejado a partir de comandos externos. No nosso caso, usamos 4 FETs de potência e para ter a polarização correta dois a dois de modo ase evitar o estado proibido visto na introdução, usamos duas portas NAND de um circuito integrado 4011 como inversoras.Desta forma, quando a entrada é levada ao nível alto (1) o motor gira num sentido e quando levada ao nível baixo (0) o motor gira no sentido oposto.    Entra em seguida em série com o circuito o bloco PWM que usa um FET de potência (Q5) controlado por um oscilador com base nasduas outras portas do circuito integrado 4011.O sinal gerado pelo oscilador tem um ciclo ativo e frequência que depende do ajuste de P1 e mais: o oscilador pode ser habilitado ou desabilitado com um sinal lógico na entrada.  Quando desabilitado o transistor é levado ao corte e a ponte H não recebe alimentação. O motor fica parado.Quando habilitado o tempo durante o qual a ponte conduz é dado pela...
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