El Puente h

El Puente-H (o H-bridge). Hoy: 8 Abril 2013, Incluir en visitarnos. Creado por: V. García. UTF-8

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INTRODUCCIÓN. Realmente, este artículo lo tuve que anteponer a otros trabajos que tenía en perspectiva escribir, para la energía solar. Así empezó este trabajo, sobre una materia que había utilizado, pasando sobre ella, de puntillas. De modo que, decidí describir ciertos detalles de mis propias experiencias en la construcción de un Puente-H. Cosas del tema que, hasta entonces, no había documentado. En este trabajo, tampoco pretendo, ir más allá de, dar claridad y disipar algunas dudas que experimenta el lector interesado, en construir un puenteH. Me embarqué en la tarea de diseñar y probar los dispositivos requeridos, para manejar un sistema de energía limpia, como la energía solar, me he encontrado con la necesidad de utilizar un puente-H, para poder controlar el obligado cambio de sentido de giro de un motor, en el seguimiento solar. Pensé que no podía ser tan terrible. De modo que, éste trabajo, es parte integrante del conjunto de dispositivos que contempla el proyecto. Así que, me decidí a escribir y tratar de describir mis experiencias, corrigiendo errores y ampliando lo que he aprendido y que otros también han tratado ya.

Nota.- Para obtener una comprensión idónea de lo que se trata en este trabajo, debería tener conocimientos de electrónica; es decir, si usted no entiende al menos lo básico del análisis de tiempos y circuitos de lógica. Evidente, no está leyendo el artículo correcto y probablemente usted no será capaz de seguir el contenido.

Se puede decir que, un puente-H es un circuito electrónico que permite activar los motores eléctricos (verdaderos impulsores de mecanismos), ser activados, en un sentido u otro y al mismo tiempo permitir controlar variables como, velocidad y torque de los mismos. Estos circuitos son de uso frecuente en robótica. Los puentes H están disponibles como circuitos integrados, o se pueden construir con componentes comunes. Sin embargo, el mundo real y físico, nos presenta ciertas dificultades a la hora de operar el puente-H. Así, entre otros, nos encontramos con la inercia del sistema mecánico, la velocidad de respuesta, el torque o fuerza de torsión, sin olvidar el proceso de frenado y detención adecuados.

ESTRUCTURA DE UN PUENTE-H. Se pueden construir muchos tipos de puentes-H. Por cierto que, en alguna ocasión he construido y utilizado puentes-H, básicamente con conmutadores electromecánicos y con transistores bipolares BJT, después de todo, aquellos circuitos no fueron tan terriblemente complicados o no los padecí. Algunos de esos recursos son buenos, otros no lo son tanto. El término “Puente-H” se deriva de la representación gráfica típica

del circuito. Un Puente-H, se construye con interruptores (mecánicos o de estado sólido), uno en cada “rama lateral” o braz o ascendente y descendente y en la barra central, se encuentran las salidas para el motor, es la forma que se representa dentro de un circuito esquemático simplificado, como el que vemos debajo.

Cuando los interruptores S1-S4 (según la figura) están cerrados (S2-S3 estarán abiertos), el motor será atravesado por la tensión en una dirección, a la que girará el motor. Ahora bien, si abrimos S1-S4

y cerramos S2-S3 (en este orden) dicha tensión se habrá invertido y la operación, invertirá el sentido de giro del motor. Está claro.

Siguiendo la nomenclatura anterior, los interruptores (de una misma rama) S1-S3, nunca deberán ser cerrados al mismo tiempo, esto causaría un cortocircuito en la fuente de tensión de entrada. Lo mismo, ocurre con los interruptores S2-S4. Esta condición, se conoce con el término ingles “shoot-through”, algo así, como, "paso a través". Si los interruptores S1, S2, S3 y S4 están abiertos, el motor estará libre, en cambio si el motor está girando y queremos frenarlo o pararlo, la tensión inducida (fcem) que se genera con la inercia, se debe derivar hacia un sistema llamado de frenado dinámico que veremos más adelante. En general, los cuatro elementos de conmutación se puede activar y desactivar de forma independiente, aunque hay algunas restricciones evidentes. Independientemente de con que construyamos el puente-H, existen unas pocas combinaciones, no permitidas como ya se ha descrito, el resto de combinaciones, se pueden utilizar para lograr distintos resultados. De todos los estados posibles de los interruptores, sólo los 5 primeros estados de la siguiente tabla, son los que nos interesan, el resto no están permitidos.

PUENTE-H CON BJT. El puente-H construido con transistores bipolares (BJT) son la opción rápida, son robustos, fáciles de diseñar, y controlar. La baja potencia que soportan y su muy baja eficiencia son sus mayores limitaciones. El circuito puente-H, realizado con transistores bipolares, nos puede ser útil en muchos casos. Dependiendo de la potencia de los transistores, aunque también se utilizan transistores darlington como los TIP, por ejemplo. Aún así, su gran problema es la potencia y calor, por este motivo el puente-H, se aplica con frecuencia en los motores de juguetería, pequeños robots y pequeñas aplicaciones. El siguiente, es un ejemplo de puente-H con pares de transistores NPN y PNP.

De este circuito, nos interesa resaltar la parte correspondiente al puente-H y sus drivers para elegir la dirección de giro del motor M. Podemos destacar la forma de manejar los pares de transistores de ambas ramas, mediante un inversor para cada rama del puente-H.

EL L293 Y EL L298 Actualmente son muchas la aplicaciones, donde el motor es de baja-mediana potencia, en dichas ocasiones, se utiliza el conocido puente-H con el circuito integrado L293 (la versión L293D incorpora

los diodos de protección), y para mayor potencia se aconseja el uso del L298.

Este dispositivo lo he utilizado en algunas ocasiones en: el control de motores de corriente continua, así como en motores bipolares, donde se aplica sin entrar a fondo en el puente-H. En cuanto al L298, es un integrado con dos puentes H que maneja hasta 2A, que integra dos etapas (A, B) de salida de potencia. La etapa de potencia de salida es una configuración en puente y sus salidas pueden conducir una carga inductiva en modo común o diferencial, dependiendo del estado de las entradas. Para más detalles, vea hojas del fabricante.

La corriente que fluye a través de la carga que sale desde el puente en el sentido salida: una resistencia externa RSA(1) o/y RSB (15), a masa, permiten detectar la intensidad de esta corriente, mediante un circuito adecuado, se pueden mejorar las prestaciones.

Cada puente está accionado por medio de cuatro puertas de entrada, las cuales son: In1; In2; ENA e In3; In4; ENB. Cuando la entrada EN es alta, las entradas In definen el estado del puente. Un estado bajo, de la entrada EN (enhable), inhibe el puente. Todas las entradas son compatibles TTL.

La figura anterior, muestra el esquema de un control bidireccional de motor de CC, para el cual, sólo se necesita un puente. El puente externo de diodos D1 a D4, se hace con cuatro elementos de recuperación rápida (trr ≤ 200 nanosegundos) que deben ser elegidos de una Vf tan baja como sea posible, en el peor de los casos, de la corriente de carga. Un condensador cerámico, por lo general de 100 nF, debe proveerse entre ambas tensiones Vs ; Vss, y tierra, lo más cerca posible a estos pines y GND. Cuando el gran condensador de la fuente de alimentación, está demasiado lejos del IC, un segundo condensador más pequeño debe ser provisto cerca del L298. Estos integrados, son buenos para tareas simples, no solo debe considerarse la corriente continua, sino también los picos que se presentan cuando el motor arranca y o cuando esta bloqueado. A veces esta corriente, puede ser de hasta 4 veces o más. El performance, de estos integrados es algo limitado. En caso de usar PWM, verificar que, la frecuencia de la PWM sea adecuada para este integrado.

Una forma muy eficiente de controlar un puente-H, consiste en utilizar la regulación por ancho de pulso o PWM. Como ya sabemos, una señal PWM, es una señal cuadrada con un ancho de pulso variable. El ancho de los pulsos del generador, varía del 5% al 95%, lo que se conoce como, ciclo de trabajo (Duty Cycle). Mediante una resistencia variable, la tensión es controlada, adecuando al ancho del pulso.

MODULACIÓN POR ANCHO DE PULSO O PWM. Si por ejemplo, intentamos mover un motor de corriente continua de 12V, a la mitad de su régimen normal, no es buena idea, aunque sea lo primero que se nos ocurra. Aplicarle la mitad de la tensión de régimen, 6V para lograrlo, en ese caso no sería capaz de mover el eje, como sería de esperar. Esto, sólo produciría una perdida de energía mediante calor por la corriente que atraviesa el motor, sin llegar a moverlo, debido a la inercia y la probable carga aplicada el motor. En cambio, que ocurre, si aplicamos toda la tensión nominal 12V por un sólo instante y la cortamos, repetidas veces, posiblemente al principio el motor intente moverse, venciendo la inercia y con suerte acabare girando con un régimen inferior al normal. Por tanto, si aplicamos muchos impulsos por segundo, de forma reiterada, el motor comenzará a girar y por la propia inercia del sistema aplicado a su eje, se mantendría en marcha el motor. Este es el principio que sigue el método PWM, para su funcionamiento. Al conectar y desconectar de manera controlada y durante tiempos ajustables la alimentación, para de este modo, lograr variar la velocidad, sin perder capacidad de tracción, o fuerza. Esta situación se pone especialmente de relieve en aquellas aplicaciones en las que se requiere de una operación continuada a bajas velocidades y actuando con un par alto sobre la carga, ya que en estas condiciones, la fcem del motor es muy baja (baja velocidad de giro) y la corriente de armadura es muy alta (alto par), con lo que la potencia puesta en juego es muy alta. Sólo para actualizar conocimientos. Recordemos que la modulación por ancho de pulso o PWM, es una técnica ampliamente utilizada en circuitos electrónicos de potencia y consiste en controlar la relación entre el Tiempo de Encendido (ton) y el periodo (T), también

conocido como Ciclo útil (o Duty Cycle) de una onda cuadrada sin alterar su frecuencia. La imagen que sigue, mediante el versátil circuito integrado NE555, un temporizador muy estable de 8 pines, como ya se menciona en otros artículos, probablemente sea uno de los circuitos integrados más versátiles de todos los tiempos, sencillo, requiere solo de unos pocos componentes adicionales para su utilización.

El NE555, utilizado como oscilador astable, permite el control de dispositivos como lámparas o motores, mediante esta técnica conocida como PWM (Pulse Wide Modulation) o Modulación por Ancho de Pulso. Dado que es tan utilizada, merece que veamos algunas de las características más asociadas a ella.

El NE555, ha sido utilizado en bajas frecuencias, en alarmas, encendido de lámparas, etc. Ahora, nos interesa la función astable, con la cual generaremos una frecuencia, de ancho variable, mediante un potenciómetro. Observe que, el voltaje medio Vm, sube a medida que el tiempo de encendido de la onda se aproxima al valor del periodo de la misma, en el siguiente circuito.

Respecto del circuito NE555 en su función como astable y con relación cíclica variable, sin duda que, si usted busca en la red, encontrará gran número de circuitos que cumplen con los requisitos.

Ejemplo con 555 Veamos aquí, como hacer un controlador para motor CC con técnica de regulación PWM. Incluye un puente bipolar de conmutación para poder tener un control bidireccional del motor (el circuito aparece en forosdeelectrónica.es, lo que agradezco desde aquí).

A través del potenciómetro REG de 10K se logra modificar la frecuencia del oscilador astable, la señal generada, se envía a través de un transistor separador, a ambos lados del puente-H formado por los cuatro transistores TIP que lo forman, lo que permitirá la regulación de velocidad del motor, los puntos A y B, se conectan a un circuito CMOS ó TTL para decidir el sentido de giro del mismo. Este es el PCB del anterior circuito, en el que destacan cuatro grupos de terminales; dos para la alimentación, dos para el motor, tres para el control de las señales A-B (y masa) y un cuarto terminal para el potenciómetro de 10K. Este circuito está estudiado para una tensión de alimentación de hasta 30V, con unos mínimos cambios se puede conseguir una mayor tensión. Para descargar .

Por cierto, teóricamente está todo correcto, este circuito no lo he probado, de modo que cada uno asume su responsabilidad en esta ocasión. No está contemplado la posibilidad de frenado, esto se verá más adelante. El ancho de pulso en este circuito se puede variar desde 5% a 95%. Utilizado en un regulador, este circuito controla la velocidad del motor, el torque del motor depende de la anchura de 5% (baja potencia / velocidad) a 95% (potencia / velocidad). El circuito que vamos a hacer ahora, es un circuito con PWM aplicado al puente-H, realmente es una mejora bastante evidente del esquema anterior. Este es el circuito:

Pulsa para ampliar.

De este circuito, nos interesa resaltar la parte correspondiente al puente-H y sus drivers para elegir la dirección de giro del motor M. Podemos destacar la forma de manejar los pares de transistores de ambas ramas. Vayamos por partes: de un lado tenemos una entrada de señal PWM, generada por el circuito integrado 555 y sus componentes asociados. Dicha señal, ataca a través de sendas resistencias de 4K7Ω, a las dos ramas del puente-H (que son, los cuatro transistores del puente-H).

Tranquilos, con este esquema, no pasa nada por atacar los cuatro transistores del puente-H a pesar de que, está formado por NPN (TIP31/ 120/ 121) arriba y PNP (TIP32/ 125/ 126) abajo. Veamos con más detalle, este punto.

Que ocurre al llegar un pulso H a R5 y R6. Dicha señal las atraviesa y por el camino más fácil (los diodos D3 y D8) alcanza las bases de los transistores Q4 y Q6 que se activan en saturación, y la corriente fluye por ambos, desde el +Vcc, atacando al motor por sus dos terminales, con una tensión positiva, lo que lleva al bloqueo del motor, por otra parte, los transistores PNP, de la parte de bajo estarán cortados, ya que la señal que llega a sus bases, es positiva y los pone en corte. Se puede ver un corto vídeo pulsando en el enlace que sigue: [Mostrar/Ocultar vídeo] En la simulación, se puede ver cómo reacciona el puente-H frente a diversas acciones. Cuando el porcentaje del PWM es muy bajo hasta llegar al máximo, en una dirección de giro y en otra, incluso en el caso de activar ambas direcciones de giro al mismo tiempo. Esto

actúa como una seguridad, ya que los transistores Q3 y Q8 son los verdaderos artífices de esta seguridad, ya que lo que hacen es una parada activa, que estudiaremos brevemente a continuación. Con dos puertas EX-OR, estos son los estados lógicos permitidos que podemos obtener, los estados coincidentes no son permitidos.

Sin embargo no podremos obtener el frenado dinámico...

¿QUÉ ES EL FRENO DINÁMICO? Todos los motores eléctricos, pueden funcionar como generadores y en consecuencia, pueden ser frenados eléctricamente, siempre y cuando el circuito de campo magnético inductor, se pueda excitar de forma independiente del circuito del inducido, para controlar el frenado del propio motor. Si transformamos la potencia eléctrica desarrollada por un motor, en calor mediante una resistencia, en paralelo, el eje del motor, tenderá a detenerse rápidamente. Este tipo de frenado, comúnmente se le conoce con el nombre de frenado dinámico. Durante su normal funcionamiento, un motor, tiene energía mecánica almacenada en su movimiento rotatorio, debido a la inercia de su eje, y en consecuencia, almacena energía eléctrica en su bobinado (inductancia) conocida como fcem. Con el propósito de poner fin a la rotación rápidamente, o en otras palabras “frenar” el

motor, la entrada de energía deberá ser desconectada y utilizar un circuito de frenado, para eliminar la energía almacenada en el motor. La energía puede ser eliminada de 2 formas: 

La energía recogida puede ser devuelta a la fuente de alimentación (frenado regenerativo).



Puede ser convertida en otra forma de energía, como calor, en la impedancia del bobinado del motor o en una resistencia de frenado externa (frenado dinámico).

Debido a que la energía eléctrica liberada (fcem) no siempre es de la misma forma que la de la fuente de energía, a menudo se requiere una operación inversa de conversión de energía para la ejecución del frenado regenerativo. Cuando la energía a recuperar es considerable, puede justificarse el uso de circuitería adicional. Sin embargo, los circuitos de frenado dinámico, se usan típicamente para puentes-H de pequeña y mediana potencia. En su forma más simple, el frenado dinámico se logra al desconectar el motor de su fuente de energía y, a continuación, activando una resistencia de frenado (o resistencia de la red) a través de los terminales del motor. Otra forma de frenado, bastante utilizado, consiste en cortocircuitar el circuito de control del motor. Existen dos razones por las cuales se requiere esta forma de frenado, esto es, lo que da a lugar a las confusiones que se generan. 



Primera razón, el frenado dinámico y Segunda razón, la protección contra sobrevoltaje.

El circuito de frenado en motores CC, utiliza la capacidad del motor de imán permanente de generar una tensión llamada fcem (Fuerza contra electro-motriz), durante el tiempo de giro. La fcem, a su vez, produce una corriente eléctrica que fluye a través del bobinado del motor y a través de cualquier resistencia externa conectada entre sus terminales. Durante este proceso de frenado, el voltaje autogenerado fcem, y su respectiva corriente, reaccionan con la función de torque del motor para producir una fuerza de frenado que conlleva al motor (funcionando a alguna velocidad inicial), a una posición de descanso en un período de tiempo predeterminado. Hemos visto que, cuando el motor gira, éste genera un voltaje entre sus terminales llamado fcem cuyo voltaje varía de un motor a otro, y es directamente proporcional a la velocidad de rotación e inercia del mismo. Este voltaje auto-generado, conectado directamente a la alimentación del puente H, causará una elevación del voltaje de la fuente. Normalmente, en motores pequeños, este voltaje no es de consideración, pero cuando tratamos con motores mayores, las corrientes, así como las velocidades de rotación

aumentan, tanto que, esta diferencia de voltaje es considerable y debe tenerse en cuenta. Cuando se requiere de un control preciso, es necesario que nuestra fuente de voltaje, sea lo más estable posible. Si este voltaje varía en función de la velocidad que, a su vez varía de acuerdo al voltaje, tendremos un sistema no lineal (aun mayor) y la estrategia de control no será bastante efectiva. Además que, podría ocasionar desperfectos en los demás componentes de nuestro circuito. Entonces, ¿que hacemos con esta energía extra?.

USO DE UN CHOPPER PARA EVITAR EL SOBRE VOLTAJE. Aunque no entra en este tema, sólo esbozare aquí, una idea sobre el circuito chopper. Un chopper es básicamente un convertidor de CC a CC que tiene como principal función, crear tensión de corriente continua, ajustable desde una fuente de tensión continua fija, mediante la utilización de semiconductores. El uso de un circuito chopper es, un circuito de frenado dinámico y protección contra sobrevoltaje. Otra definición de un circuito chopper; es un circuito que consiste en un controlador y un conmutador, cuya función es cortocircuitar la tensión en la salida de un motor.

Principio de funcionamiento del chopper. Un chopper se puede decir que es un conmutador de encendido/apagado de alta velocidad, con semiconductores. La conexión/desconexión a la fuente ocurre a una velocidad rápida. Cuando el rotor de un motor de inducción, está girando más rápido que la velocidad de sincronismo establecidos por la potencia de salida de la unidad, el motor transformará la energía mecánica disponible en el eje del motor en energía eléctrica que, puede ser transferida de nuevo a la red eléctrica, este proceso se conoce como "regeneración".

TIPOS DE CIRCUITOS CHOPPER Hay dos tipos diferentes de control de frenado dinámico, el control de histéresis y el control PWM. Cada uno de ellos mismos, utilizados por un soporte estándar solo producto no tiene ninguna ventaja sobre el otro. El control más adecuado sería el método PWM cuando

la aplicación se bus común de CC. Esta ventaja se describe a continuación.

En los circuitos chopper, se utilizan los semiconductores de potencia unidireccionales. Si estos dispositivos semiconductores están dispuestos apropiadamente, un chopper puede trabajar en cualquiera de los cuatro cuadrantes. Podemos clasificar los circuitos de corte de acuerdo a sus condiciones de trabajo en cualquiera de estos cuatro cuadrantes como tipo A, B, tipo C, D y tipo E. A grandes rasgos, estos son los aspectos: Chopper Tipo A o Chopper Primer-Cuadrante. Cuando el chopper está en encendido, como resultado V0 = VS y la corriente fluye en la dirección de la carga.

Chopper Tipo B o Chopper Segundo-Cuadrante. Cuando el chopper está encendido, V0 es cero, pero la carga tensión E conduce la corriente a través del inductor L y el chopper, L almacena la energía durante el tiempo Ton del chopper.

Chopper Tipo C o Chopper dos cuadrantes tipo A. Chopper Tipo C se obtiene mediante la conexión de tipo A y tipo B choppers en paralelo. Siempre vamos a tener una tensión de salida V0 positivo como el diodo FD está presente en la carga.

Chopper Tipo D o Chopper dos cuadrantes tipo B. Cuando los dos choppers están encendidos la tensión de salida V0 será igual a Vs.

Chopper Tipo E o Chopper cuatro cuadrantes. Su operación será en cada cuadrante y el chopper correspondiente sólo será activo en su cuadrante.

Esto es todo sobre este tema. Esta información sobre los circuitos chopper, si le interesa, se puede ampliar por su parte en este sitio, del que se ha tomado información. También en la bibliografía que se acompaña.

En un próximo artículo se tratará sobre los puentes-H desarrollados con transistores MOSFET con sus posibilidades y sus particularidades.

PUENTE H 2 Un verdadero Puente H para controlar motores de corriente continua debe ser capaz de entregar la máxima potencia posible para una mayor eficiencia operativa, con la menor cantidad de pérdidas de energía por temperatura y un diseño poco apropiado. En la primera entrega te mostramos la teoría de funcionamiento y los conceptos básicos y puntuales que no debes desatender. Como es lógico y habitual en NeoTeo, aquí llegamos con la parte práctica y tangible que siempre debe acompañar a una explicación teórica. Es decir, tal como dice la imagen cabecera, en este artículo encontrarás la verdadera acción dentro y fuera de un puente H. A partir de una placa y un circuito de demostración veremos todo lo importante que sucede alrededor de este sistema de control y los detalles a tener en cuenta para lograr un funcionamiento óptimo. Comencemos.

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La primera parte de este artículo estará enfocada a los circuitos necesarios para realizar las prácticas deseadas sobre el puente H y con un pequeño repaso de los fundamentos teóricos que ya vimos en el artículo anterior que, como mencionamos en la introducción, debemos tener presentes para una interpretación adecuada de lo que aquí veremos y desarrollaremos. En primera instancia vale recordar que controlaremos sentido de giro, velocidad y frenado de un motor (al azar) de corriente continua. El segundo punto importante a tener en cuenta es que utilizaremos transistores MOSFET para dar forma y cuerpo al puente H. Como recordarás, estos transistores necesitan de una tensión en el terminal Gate comprendida entre los 2 y 5 Volts por encima de la tensión de Source, para una conducción plena. Es muy importante que tengas presente este concepto ya que de lo contrario, el transistor no conducirá en forma plena y disipará un calor acumulativo que puede llevarlo a zonas de trabajo peligrosas. Además, por no conducir en toda

su capacidad; es decir, si Ron (resistencia interna en conducción) no llega a un mínimo valor posible entre los terminales Drain y Source de los mencionados transistores MOSFET; existirá una diferencia de potencial importante entre Drain y Source y en consecuencia no llegará la tensión adecuada al motor. De este modo, el régimen de trabajo del motor no será el más apropiado pudiendo acortar su vida útil o logrando un resultado menos satisfactorio al esperado. Por último, vale refrescar el modo de funcionamiento del sistema y la manera en que se activan los transistores MOSFET para un giro y frenado apropiados.

En azul se marcan los transistores que conducen durante el funcionamiento del puente H

La placa de pruebas que utilizaremos incluirá elementos muy conocidos por ti y que venimos utilizando en muchos artículos aunque en este caso los combinaremos de un modo particular para obtener el resultado deseado. Utilizaremos un PIC 16F628A, una fuente de alimentación de 5Volts con un 7805 a partir de una batería de 12Volts y un sistema de toroide de ferrite de entrada para prevenir el ingreso de ruidos eléctricos extraños al sistema. Recordarás que hemos mencionado muchas veces la importancia de tener circuitos libres de ruidos eléctricos para evitar sorpresas desagradables durante el funcionamiento del firmware de un microcontrolador. El filtrado y eliminación de todos estos transitorios indeseados son siempre una necesidad para evitar dolores de cabeza cuando el sistema ya está construido. Pueden parecer componentes redundantes en algunos casos, pero cada capacitor debe estar colocado en el lugar adecuado para un óptimo desempeño de los circuitos. El resto de la fuente de alimentación es clásica y destacaremos en ella la inclusión de diodos protectores de inversión de polaridad y zeners para evitar dañar los sistemas en caso de, repetimos, inversiones accidentales de polaridad o conexiones a fuentes de alimentación inapropiadas. Un cargador de baterías defectuoso, puede arruinarte todo un trabajo enorme por el mero hecho de no haber incluido o haber intentado ahorrar en un diodo zener. Más severo aún cuando no colocamos un 1N4007 para protección contra inversiones de polaridad. Pequeños detalles que nos salvan de grandes, impredecibles y costosos accidentes.

La fuente de alimentación estará bien cuidada frente a los ruidos eléctricos Luego, llega el turno del circuito que incluye los cuatro transistores MOSFET junto a sus correspondientes formadores de pulso. Sub-circuitos vitales al momento de trabajar con PWM y que se resuelven con sólo tres transistores.

Por supuesto que para las cuatro ramas del puente H necesitarás 12 transistores en total, pero un gasto de medio euro en ello no será algo que destruya tu presupuesto mensual. Por el contrario, esta inversión te será muy útil para lograr un desarrollo apropiado, para obtener un funcionamiento correcto del motor a utilizar y además, (en NeoTeo creemos que es lo más importante) te servirá para aprender la teoría de porqué suceden las cosas . Dicho de otro modo, para que puedas encontrar las respuestas y las demostraciones prácticas de cómo funciona un desarrollo, cualquiera sea. El PIC utilizado, como te habíamos mencionado antes, será un 16F628A funcionando con un oscilador externo a 4Mhz, cuatro pulsadores para funciones varias (sentido de giro, parada y modo de funcionamiento), cuatro LEDs que nos mostrarán en tiempo real la activación de cada transistor que compone el puente H, es decir, cuál se activa a cada momento durante el trabajo y el infaltable conector ICSP (In Circuit Serial Programming) que nos permitirá cambiar el firmware sin retirar el PIC de la placa. De este modo, la experimentación se torna más ágil, más dinámica y con menores posibilidades de cometer errores tan frecuentes como insertar el IC al revés o deteriorar físicamente el PIC de tanto colocarlo y extraerlo del PCB.

El circuito propuesto para la placa entrenadora con el 16F628A En el diagrama superior hemos dibujado un solo bloque formador de pulsos para atacar a cada uno de los Gates de los MOSFET, pero está indicado de

manera muy clara cada salida del PIC con su destino en su respectivo transistor. Sólo deberás incluir las tres etapas que no están dibujadas del modo que indica el circuito. Por otro lado, los transistores MOSFET recomendados y que hemos utilizado en esta aplicación son los ya conocidos IRFZ44N mientras que los diodos “volante” (conectados en paralelo entre Darin y Source de cada MOSFET) deben ser del tipo “rápido”. Nosotros hemos seleccionado seleccionado los los BYW85C, pero en el caso de ser necesario, deberás reemplazarlos reemplazarlos por otros de mayor capacidad de corriente. Para el propósito de ensayo y prueba con motores de mediano poder, los elegidos poseerán un desempeño sin inconvenientes.

La placa de ensayo con la identificación de sus principales componentes y sectores El último dato a destacar dentro del circuito es “Jump1” que se deja previsto para futuras y potenciales aplicaciones. Por allí circulará la corriente total que consuma el motor durante su funcionamiento y un shunt aplicado en ese espacio puede ofrecerte una información muy valiosa sobre el desempeño del sistema. Es decir, si el motor m otor comienza a tener problemas o si el sistema mecánico acoplado a su eje presenta deficiencias motrices, verás reflejados estos inconvenientes en la corriente total de trabajo del puente H. En consecuencia, la toma de datos en ese punto puede habilitar un sistema de

protección contra sobre-consumos eléctricos y/o sobre-cargas mecánicas. Con un sistema de alertas o acciones de protección puedes salvar un costoso equipo electromecánico de una rotura muy cara. Un simple amperímetro en ese lugar, conectado a través de la entrada ADC de un PIC (no en nuestra aplicación actual) o mediante el bus I2C, I2C, pueden completar el diseño y orientarlo a un sistema de control de alta gama con prestaciones profesionales.

Poniendo en marcha el sistema Alimentando el sistema mediante una batería de 12Volts, vemos en el siguiente video un sistema inicial y elemental que nos permite el giro a máxima potencia en un sentido o en el invers, mediante la utilización de dos de los pulsadores ubicados en el PCB. Otro pulsador es empleado para aplicar el freno dinámico al motor a través de la conducción forzada de los transistores de las ramas inferiores del puente H, es decir, Q1 y Q2, según la imagen que muestra la distribución de los componentes en la placa y el circuito. El programa que incorpora el PIC funciona de manera muy elemental y contiene 3 lazos WHILE – WEND que se encargan de monitorear en forma constante el estado de los pulsadores. Cuando uno de ellos es presionado, activa una serie específica de instrucciones y al soltarlo, el sistema vuelve a un estado de reposo, es decir, inactivo.

Listado del programa para una inversión de giro simple y un frenado activo Además en el video, puedes apreciar con claridad el principio de funcionamiento del sistema de frenado dinámico mediante Q1 y Q2. Al activarse esta función, la Vfem que genera el motor al actuar en modo generador (libre de energía aplicada y en su camino a detenerse), se reduce a cero provocando el frenado del sistema. Cuando la acción de Q1 y Q2 se libera, puedes apreciar que se logran generar de manera muy sencilla y con poco movimiento de giro, tensiones que llegan cómodamente más allá de un Volt en contraste con el momento de frenado donde apenas alcanza los 2 miliVolts. Obsérvalo en el video y compréndelo mediante una aplicación práctica. Dicho de otro modo: una imagen vale más que mil palabras escritas.

Luego de ver el video, llega el momento en el que hacemos hincapié en el resultado observado. La alimentación al sistema es de 12 Volts y al motor le llegaban tan sólo 9 Volts debido, como se explica en el video, a que la tensión Vgs (Tensión Gate-Source), de los transistores de las ramas

superiores del puente H, no logra alcanzar el máximo nivel para obtener una conducción plena de corriente entre Drain y Source. Aquí es donde se hace presente la aplicación del sistema elevador de tensión, utilizando el MC34063A, que se conecta a la línea de alimentación de los Gates y se selecciona mediante el jumper que se encuentra en la zona de la fuente de alimentación. De este modo, los Gates alcanzarán una tensión de activación que estará por encima de los 12 volts logrando que los transistores pasen a un estado de mínima resistencia de conducción, máxima circulación de corriente con una menor tensión Vds (Drain – Source) y en consecuencia, una menor disipación de calor. Observa en el video las variaciones de tensión en el motor al momento de variar la tensión externa para los Gates.

Ya tenemos el motor funcionando a máxima potencia. Sólo te falta encontrar la aplicación deseada donde sea necesario el giro en ambos sentidos y ya tienes la info necesaria como para activar el sistema. Además, la aplicación del frenado puede ayudarte a que un pequeño ascensor de una maqueta no se caiga o a que una herramienta de una máquina automática no se extienda más allá en su recorrido. Dicho de otro modo: Ya tienes la información teórica + Ya has visto la demostración práctica = Sólo te falta aplicarlo . En la próxima entrega veremos el sistema trabajando con PWM y variando su velocidad en un sentido de giro o en otro. También veremos como se realiza un programa capaz de activar un puente H mediante el sistema de modulación de ancho de pulsos. Jugaremos un poco con el frenado regenerativo (recuperar energía durante el frenado para recargar la batería), la aplicación de frenados variables de acuerdo a la necesidad de utilización y por sobre todo, la explicación paso a paso del programa que necesita el PIC para hacer funcionar el sistema de manera óptima. Seguiremos descubriendo secretos sobre el funcionamiento de estos desarrollos tan necesarios para nuestros trabajos en robótica y mecatrónica. Y recuerda esto: Lo mejor está siempre por venir.

Control de motores de CC Puente H por Eduardo J. Carletti En el circuito de abajo vemos un Puente H:

posición

Puente H

Circuito para controlar motores de corriente continua. El nombre se refiere a la

en

que

quedan

los

transistores

en

el

diagrama

del

circuito.

de transistores, Transistor :

Dispositivo electrónico de material semiconductor (germanio, silicio) capaz de

controlar una corriente eléctrica, amplificándola y/o conmutándola. Posee tres conexiones: Colector,

Emisor

y

nombre que surge, obviamente, de la posición de los Transistor :

Base.

transistores,



Emisor

y

Base.

en una distribución que recuerda la letra H. Esta configuración es una de las más utilizadas en el control de Motor de CC:

motores de CC,

Motor que requiere corriente continua para su funcionamiento. Tiene la

capacidad de girar en ambos sentidos, con sólo cambiar la polaridad de la alimentación. Es posible

regular

su

velocidad

haciendo

circular

mayor

o

menor

cuando es necesario que se pueda invertir el sentido de giro del motor.

corriente.

FUNCIONAMIENTO: Aplicando una señal positiva en la entrada marcada AVANCE se hace conducir al

transistor Transistor :



Emisor

y

Base.

Q1. La corriente de Q1 circula por las bases, Base

de transistor: La base de un transistor es el terminal que regula la circulación de

corriente. Las variaciones de corriente a través de la corriente

de

salida,

que

circula

de Q2 y Q5, haciendo que el terminal el negativo (tierra).

a

entre

Base,

el

amplificadas, se reproducen en la Colector

y

el

Emisor.

del motor reciba un positivo y el terminal

b

Si en cambio se aplica señal en la entrada RETROCESO, se hace conducir al

transistor Transistor :



Emisor

y

Base.

Q6, que cierra su corriente por las bases, Base

de transistor: La base de un transistor es el terminal que regula la circulación de

corriente. Las variaciones de corriente a través de la corriente

de

salida,

que

circula

entre

Base,

el

amplificadas, se reproducen en la Colector

de Q4 y Q3. En este caso se aplica el positivo al terminal (tierra) al terminal a del motor.

b

y

el

Emisor.

del motor y el negativo

Una de las cosas muy importantes que se deben tener en cuenta en el control de este circuito es que las señales AVANCE y RETROCESO jamás deben coincidir. Si esto ocurre los transistores, Transistor :



Emisor

y

Q2, Q3, Q4 y Q5 cerrarán circuito directamente entre el positivo de la

Base.

fuente

de alimentación y tierra, sin pasar por el motor, de modo que es seguro que se excederá la capacidad de corriente Emisor -Colector y los transistores, Transistor :



Emisor

y

Base.

se dañarán para siempre. Y si la fuente no posee protección, también podrá sufrir importantes daños. Al efecto existen varias formas de asegurarse de esto,

interlock "), compuertas lógicas. Abajo

utilizando circuitos que impiden esta situación (llamados "de generalmente mostramos

digitales,

basados en un

ejemplo.

Puente H y circuito de interlock , con la ventaja de que utiliza menos transistores, He aquí otra opción de

Transistor :



Emisor

y

Base.

(tipo Darlington en este caso) y de tener un circuito de interlock aún más seguro. En el circuito anterior, si se presentan las dos señales activas simultáneamente se habilita uno de los sentidos de marcha, sin que se pueda prever cuál será. Si las señales llegan con una leve diferencia de tiempo, se habilita la orden que ha llegado primero, pero si ambas señales llegan al mismo tiempo no se puede prever cuál comando (AVANCE o RETROCESO) será habilitado. En este segundo circuito no se habilita ninguno:

El circuito Puente H sólo permite un funcionamiento SÍ-NO del motor, a plena potencia en un sentido o en el otro (además del estado de detención, por supuesto), pero no ofrece un modo de controlar la velocidad. Si es necesario hacerlo, se puede apelar a la regulación del voltaje de la

alimentación,

fuente de

variando su potencial de 7,2 V hacia abajo para reducir la

velocidad. Esta variación de tensión de fuente produce la necesaria variación de corriente en el motor y, por consiguiente, de su velocidad de giro. Es una solución que puede funcionar en muchos casos, pero se trata de una regulación primitiva, que podría no funcionar en aquellas situaciones en las que el motor está sujeto a variaciones de carga mecánica, es decir que debe moverse aplicando fuerzas

diferentes. En este caso es muy difícil lograr la velocidad deseada cambiando la corriente que circula por el motor, ya que ésta también será función —además de serlo de la tensión eléctrica de la fuente de alimentación— de la carga mecánica que se le aplica (es decir, de la fuerza que debe hacer para girar). Una de las maneras de lograr un control de la velocidad es tener algún tipo de realimentación, es decir, algún artefacto que permita medir a qué velocidad está girando el motor y entonces, en base a lo medido, regular la corriente en más o en menos. Este tipo de circuito requiere algún

artefacto de senseo

(sensor ) montado sobre el eje del motor. A este elemento se le llama

tacómetro y suele ser un generador de CC (otro motor de CC cumple perfectamente la función, aunque podrá ser uno de mucho menor potencia), un

tacómetro digital óptico, con un disco de ranuras o bandas blancas y negras montado sobre el eje, u otros sistemas, como los de pickups magnéticos. Ver más en Control de motores de CC con realimentación. sistema de

Existe una solución menos mecánica y más electrónica, que es, en lugar de aplicar una corriente continua, producir un corte de la señal en pulsos, a los que se les regula el ancho. Este sistema se llama control por

Regulación de Ancho

de Pulso (PWM, Pulse-Width-Modulated, en inglés). Puente H Con Relés Indagando por la red encontre este grafico de una Tarjeta con dos puentes H a Relés que me gusto su diseño. Lleva el Relé RX1-1240 de 12 Volts 40A es muy útil para controlar el giro de motores de más potencia. Cada Relé cuenta con su LED monitor de encendido y un diodo "mata chispaz". Lo promocionan como Fantástico para "Guerra de Robots"

Fuente: http://www.electronicaestudio.com Segun la lista de precios sale a $203,00 pesos mexicanos incluido IVA.... No se como este el cambio del peso mexicano con respecto al dolar americano por alla, pero creo resulta elevado para nuestro medio ... Espero poder recopilar mayor info para que se pueda elaborar un modulo casero Puente H con Relés, motivo por el cual me permito abrir este tema... Buscando encontre este diagrama que me resulta interesante, que pueda servir para ayudarnos a poder elaborar uno similar a la foto anterior :

Fuente: http://www.mecatronica.org.br Alguien se anima a implementar este circuito mostrado Creo que para comenzar podremos probar con reles de 12v hasta 10 A que son muy comerciales y baratos aquí, como para ir controlando motores de mediana potencia como los empleados en Robots sumo... Espero comentarios, sugerencias y aportes... Saludos... P.D. Disculpen la promocion pero debemos tomar un modelo a seguir...

Electrónica, circuitos electrónicos e información técnica Puente H - H-bridge, DC motor controller El Puente H (H-bridge, DC motor controller) es un circuito electrónico de 6 transistores, 4 tipo NPN y 2 PNP, que se utiliza para controlar el giro de motores DC (corriente directa) en ambos sentidos. Estos pueden ser diseñados para motores de un bajo consumo de amperios, como para otros más potentes. Los que se diseñan con transistores de baja potencia como el 2N3904 y 2N3906, tipos NPN y PNP respectivamente, se pueden utilizar para circuitos de robótica y radio control, para poner unos ejemplos; aunque también se pueden diseñar y utilizar para estos mismos ejemplos con 4 transistores más potentes para el manejo de los motores, como el BD135 y BD136, NPN y PNP, respectivamente y como drivers 2 transistores 2N3904, en estos diseños se agregan diodos para evitar corrientes transitorias que puedan afectar el desenvolvimiento del circuito. Los transistores que se indican son simplemente como ejemplo, pueden usarse otros como el TIP31 (NPN) y TIP32 (PNP). Ver puente H con 4 transistores, Ver puente H con 74HC14. Las señales provenientes del cerebro (Head) se aplican a 2 resistores que pueden variar su valor según sea la aplicación del circuito; sobre este tema no vamos a extendernos ya que lo que nos ocupa es mostrar como es el diseño, tanto del diagrama como de un ejemplo de montaje. En este ejemplo se interconectan los componentes, pero puede hacerse en una tableta de circuito impreso.

El uso de los puentes H es muy amplio, ya que también pueden controlarse motores desde una computadora u ordenador. El puente H debe su nombre a la forma en que se posicionan los transistores y el motor en el diagrama, ya que forman una letra H.

adelante

También pueden diseñarse puentes H con interruptores, para llevar a cabo los cambios de rotación del motor, es decir, hacia y retroceso.

En la imagen de la derecha pueden ver el montaje interconectando los pines de los transistores. en este puente hemos usado transistores 2N3904 y 2N3906, les garantizamos que

funciona

muy

bien.

COMO FUNCIONA: Si aplicamos una señal positiva en R1, El transistor Q3 inicia su conducción, aplicando corriente a las bases de Q1 y Q6 y con esto el motor recibe un pulso positivo el pin 1 e inicia la función de avance. Cuando aplicamos la señal en R2, Q4 conduce y aplica corriente a las bases de Q2 y Q5, esto permite que llegue corriente positiva al pin 2 del motor y el pin 1 ahora, recibe corriente negativa, esto invierte el giro, o sea, retroceso. Si deseas alguna ayuda o sugerencia, no dudes en enviarnos un mensaje a través de nuestro formulario de contacto.

Aqui les dejo un circuito muy sencillo el cual tiene muchas aplicacion, pero una de mas conocidas es para cambio de giro de un motor DC. Los transistores del puente, pueden ser cualquiera todo depende de la corriente que trabaje el motor, pueden utilizar hasta el 123AP con el 159 para corrientes pequeñas y para mayores pueden utilizar darlington o fets. tiene entradas de control para el giro estas estan en la bases del Q1 y Q2 hay que tener mucho cuidado que solo una base este polarizada a la vez. Código: A = 5v

y

B = 0v

giro a la izquierda

y

B = 5v

giro a la derecha

y

B = 0v

el motor estara parado totalmente

Código: A = 0v

Código: A = 0v

Mauro123 Participante

Cantidad de envíos: 4 Carrera: electronica Universidad: udea Creditos por Aportes:

Creditos por Aportes: 4 Pais: País: colombia Fecha de inscripción: 23/12/2009

Tema: Re: Puente H para cambio de giro de motor DC

Miér Dic 23, 2009 10:56 am

Amigo esto es lo que necesito pero aparte de esto tengo que hacer que le motor gire en un tiempo determinado a la derecha 30 seg y a la izq 10 segudnos como puedo hacerlo?? Gracias

Circuitos Puente H

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Puente H Puente H con relevadores (sencillo) Puente H con relevadores y control de potencia Puente H L293 Puente H L298 Puente H L 298 configuracion para mas potencia Puente H de Mosfects Ir a Pagina 4 Ingeniero Fernando Ruiz

comentarios y sugerencias blog Fecha de publicacion 4 de Julio 2012.

Puente H

Introduccion

En esta pagina se expone brevemente el funcionamiento del circuito Puente H y se comparten diferentes diseños electronicos de este circuito que e desarrollado hasta el momento. Espero que la informacion que les comparto les sea de gran ayuda en sus proyectos electronicos, la verdad es dificil encontrar informacion util y sencilla para desarrollar este tipo de circuitos, pero con esta publicacion intento cambiar eso.

Desarrollo

El Circuito Puente H tiene la función de controlar el giro y la potencia que se administra a los motores de corriente directa.

Diagrama basico de Puente H El término "puente H" proviene de la típica representación gráfica del circuito. Un puente H se construye con 4 interruptores (mecánicos o mediante transistores). Cuando los interruptores S1 y S4 están cerrados (y S2 y S3 abiertos) se aplica una tensión positiva en el motor, haciéndolo girar en un sentido. Abriendo los interruptores S1 y S4 (y cerrando S2 y S3), el voltaje se invierte, permitiendo el giro en sentido inverso del motor. Con la nomenclatura que estamos usando, los interruptores S1 y S2 nunca podrán estar cerrados al mismo tiempo, porque esto cortocircuitaría la fuente de tensión. Lo mismo sucede con S3 y S4.

Tabla de Verdad para operacion del Puente H

S1 S2 S3 S4 Resultado 1 0 0 1 El motor gira en avance 0 1 1 0 El motor gira en retroceso 0 0 0 0 El motor se detiene bajo su inercia 1 0 1 0 El motor frena (fast-stop)

Lo más habitual en este tipo de circuitos es emplear interruptores de estado sólido (como Transistores o Mosfets), puesto que sus tiempos de vida y frecuencias de conmutación son mucho más altas. En convertidores de potencia es impensable usar interruptores mecánicos, dado su bajo número de conmutaciones de vida útil y las altas frecuencias que se suelen emplear. Además los interruptores se acompañan de diodos (conectados a ellos en paralelo) que permitan a las corrientes circular en sentido inverso al previsto cada vez que se conmute la tensión, puesto que el motor está compuesto por bobinados que durante breves períodos de tiempo se opondrán a que la corriente

varíe.

Acontinuacion se exponen diversos disersos diseños electronicos de puente H que he desarrollado, espero que les sean utiles.

Puente H con relevadores

Introduccion

El circuito Puente H con relevadores es un diseño simple, con el cual se puede controlar el encendido , la direccion del giroy el frenado del motor DC. Este circuito es apropiado para aplicaciones simples donde no es necesario el control de velocidad.

Desarrollo

Caracteristicas y Funciones

 

 

Amperaje maximo 8A (es necesario estañar las pistas) Voltaje de operacion de 5V, 9V y 12V (dependiendo de los reles utilizados) Señales de control de de 3 a 6V Control bidirecional del giro

Software de diseño electonico



Eagle layout editor 5.11.0

Material:

     

2- relevadores ( de 5V ,9V o 12V dependiendo la necesidad) 2- Diodos de 1 Ampere 2- 2n2222 2- 1k 3- Terminales de bloque 2x 1- tablilla de cobre 8x7cm

Diagrama electronico

Nota: Debido a la sencilles de este diseño no se especifican la relacion de los componentes del diagrama con el componente fisico, es decir, no se agrega una tabla donde se especifique que R1= 1k.

Fotos del ensamble

Nota: En este ensamble no se instalaron diodos de seguridad, pero es necesario ponerlos. Tambien seria de gran utilidad poner un capacitor de 2200uf en paralelo con el voltaje de la bateria (de voltaje a tierra, se puede montar en la tablilla) para evitar daños a la bateria y errores en el suministro de energia a otros circuitos, debido a que el encendido de motores provoca una disminucion momentanea del voltaje de la bateria.

Puente H con relevadores y control de potencia

Introduccion

El circuito Puente H con relevadores y control de potencia es un diseño simple, con el cual se puede controlar el encendido , la direccion del giro , la velocidad y el frenado del motor DC. Este circuito es apropiado para

aplicaciones simples donde se requiere controlar la velocidad y el giro del motor de una manera manual. Este diseño consta de dos tablillas electronicas que se conectan entre si, pero es posible combinarlo en una sola. Cabe destacar que este diseño cuenta con dos tipos de voltaje, el voltaje de operacion del puente H y el voltaje alimentacion de motores. Un ejemplo de como se puede utilizar este circuitos es utilizar bateria de 6V a 4A y en el diseño con unos relevadores de 5V. A la hora de conectar se conectará el circuito de regulación a la bateria y la salida de éste al voltaje de alimentacion del puente H. Por otro lado se conecta la bateria al puente H directamente al voltaje de operacion (hay que tener encuenta que el voltaje de operacion esta limitado por el voltaje de los relevadores utilizados). Una vez que apliquemos voltaje y tierra al bloque del control de las señales, el motor girará en un sentido y se podra aumentar y disminuir la velocidad del motor con el potenciometro del la tablilla de regulacion.

Desarrollo


Puente H  

 

Amperaje maximo 8A (es necesario estañar las pistas) Voltaje de operacion de 5V, 9V y 12V (dependiendo de los reles utilizados) Voltaje de Alimentacion de motor de 0V a 16V Señales de control de de 3 a 6V

Regulador de Voltaje variable con arreglo de potencia 



Amperaje maximo 8A (es necesario estañar las pistas y es necesario tener buenos disipadores de calor) Voltaje de operacion de 3V a 24V

 

Regulacion variable de voltaje de salida Ideal para para conectarse a una bateria





Material:

Puente H       

2- relevadores ( de 5V ,9V o 12V dependiendo la necesidad) 2- Diodos de 1 Ampere 2- 2n2222 2- 1k 2- Terminales de bloque 2x 1- Terminales de bloque 3x 1- tablilla de cobre 10x7cm

Regulador de Voltaje variable con arreglo de potencia       

1- LM317 2-Tip41 1-Potenciometro de 10k 1-10uf 2- Terminales de bloque 2x 1-220R 1- tablilla de cobre 10x7cm

Diagrama electronico Puente H

Regulador de Voltaje variable con arreglo de potencia

Fotos de los ensamble

Nota: En este ensamble no se instalaron los diodos de seguridad, pero es necesario ponerlos. Tambien seria de gran utilidad poner un capacitor de 2200uf en paralelo con el voltaje de la bateria ( de voltaje a tierra,

se puede montar en la tablilla)para evitar daños a la bateria y para evitar errores en el suministro de energia a otros circuitos,debido a que el encendido de motores provoca una disminucion momentanea del voltaje de la bateria.

Puente H L293

Introduccion

Existen algunos circuitos integrados que nos permiten el control de motores de corriente directa de una manera mas sofisticada que los puentes H en base a reles, uno de estos es el circuito Puente H L293. El circuito L293 es una opcion practica para el control de motores de corriente directa con un consumo menor a 1A y el manejo de voltajes no mayores a 36V. Tambien es utilizado para el control de motores a pasos bipolares, pero en esta reseña solo se hablara acerca de su función como puente H.

Desarrollo

Se diseño un Puente H en base al circuito L293 con la capacidad de controlar dos motores de corriente directa simultaneamente, el cual cuenta con un bloque de alimentacion (Valimentacio,Vcontrol y tierra), dos bloque de señales de control y dos bloques para la conección de los motores.

Nota:el voltaje control es una referencia que utiliza el circuito integrado, es necesario conectarlo directamente al voltaje del dispositivo que emite las señales de control.


     

Amperaje maximo 1A Voltaje de operacion de 4.5V a 36V Señales de control de de 3 a 7V Control bidirecional del giro Control de velocidad (Mediante tecnica PWM) Control de dos motores simultaneamente

Datasheet de puente H L293: http://idmax.free.fr/Aide/Stepper/l293.pdf





Material:

     

1- L293 (circuito integrado puente H) (IC1) 8- Diodos de 1 Ampere (D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8) 1- Capacitor de 2200uf (C1) 1- Capacitor de 10uf (C2) 4- Terminales de bloque 2x (X1,X2,X3,X4) 1- Terminales de bloque 3x (X5)



1- tablilla de cobre 8x6cm


Puente H L298

Introduccion

El circuito integrado L298 es otra opcion practica para el control de motores de corriente directa con un consumo menor a 2A y el manejo de voltajes no mayores a 46V.

Desarrollo

Se diseño un Puente H en base al circuito L298 con la capacidad de controlar dos motores de corriente directa simultaneamente, el cual cuenta con un bloque de alimentacion (Valimentacio,Vcontrol y tierra), dos bloque de señales de control y dos bloques para la conección de los motores. Nota:el voltaje control es una referencia que utiliza el circuito integrado, es necesario conectarlo directamente al voltaje del dispositivo que emite las señales de control.


     

Amperaje maximo 2A Voltaje de operacion de 4.5V a 46V Señales de control de de 4.5 a 7V Control bidirecional del giro Control de velocidad (Mediante tecnica PWM) Control de dos motores simultaneamente

Datasheet de puente H L298:http://www.datasheetcatalog.org/datasheet2/2/052daje928cw7pc 0uqs1ipyryppy.pdf





Material:

      

1- L298 (circuito integrado puente H) (IC1) 8- Diodos de 1 Ampere (D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8) 2- Capacitor de 2200uf (C1) 4- Terminales de bloque 2x (X1,X2,X3,X4) 1- Terminales de bloque 3x (X5) 1- tablilla de cobre 8x7cm 1- Disipador de calor para el integrado


Puente H L 298 configuracion para mas potencia

Introduccion

Hay situaciones donde se necesita del manejo de corrientes mas altas para el control de motores de corriente directa, y pues exite una forma de manejar mas amperaje de salidad

con en el circuito integrado L298, acontinuacion se las muestro. La tecnica consiste en solo puentear las entradas (pines de señales de control) y la salidas (pines de salidad de potencia) para asi conseguir el doble de corriente en nuestra aplicación.

Desarrollo

Se diseñó un Puente H en base al circuito L298 con la capacidad de controlar un motor de corriente directa, el cual cuenta con un bloque de alimentacion (Valimentacio,tierra), un bloque de señales de control(señales de control y Vcontrol), y un bloque para la conección del motor. Nota:el voltaje control es una referencia que utiliza el circuito integrado, es necesario conectarlo directamente al voltaje del dispositivo que emite las señales de control.


     

Amperaje maximo 4A Voltaje de operacion de 4.5V a 46V Señales de control de de 4.5 a 7V Control bidirecional del giro Control de velocidad (Mediante tecnica PWM) Control de un motor

Datasheet de puente H L298:http://www.datasheetcatalog.org/datasheet2/2/052daje928cw7pc 0uqs1ipyryppy.pdf





Material:

       

1- L298 (circuito integrado puente H) (IC1) 4- Diodos de 1 Ampere (D1,D2,D3,D4) 1- Capacitor de 2200uf (C2) 1- Capacitor de 10uf (C1) 2- Terminales de bloque 2x (X2,X3) 1- Terminales de bloque 3x (X4) 1- tablilla de cobre 6x8cm 1- Disipador de calor para el integrado


Puente H de Mosfects

Introduccion

Para finalizar con el articulo de los puentes H, les presento el puente H en base a Mosfects. Esta version de puente H es la de mayor potencia que he diseñado para controlar

motores de corriente directa. Gracias a la tecnologia Mosfect podemos diseñar puentes H por nuestra cuenta cuando los integrados anteriores no cumplan con los requerimientos de potencia.

Desarrollo

Se diseñó un Puente H en base Mosfects (canal N y canal P) con la capacidad de controlar un motor de corriente directa, el cual cuenta con un bloque de alimentacion (Valimentacio,tierra), un bloque de señales de control(señales de control), y un bloque para la conección del motor.


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Amperaje maximo 8A Voltaje de operacion de 4.5V a 24V Señales de control de de 4.5 a 10V Control bidirecional del giro Control de velocidad (Mediante tecnica PWM) Control de un motor





Datasheet de Mosfect canal N:http://www.irf.com/product-

info/datasheets/data/irf640n.pdf Datasheet

Optoacoplador

http://www.me.umn.edu/courses/me2011/arduino/tech notes/4N33.pd

Material:

         

2- IRF640N (Mosfet) (Q1,Q2) 2- TN2925 (Mosfet) (Q3,Q4) 2- 4N32 (optoacoplador) (IC1,IC3) 1- Capacitor de 2200uf (C2) 1- Capacitor de 10uf (C1) 3- Terminales de bloque 2x (X1,X2,X3) 1- tablilla de cobre 8x7cm 2- Resistencia de 1k (R4,R2) 2- Resistencia de 220 ohms (R3,R1) 4- Disipador de calor para el integrado


PUENTE H PARA MOTOR DC

Este circuito maneja pequeños motores dc de 100W, 5 Amperios o 40 Voltios, cualquiera de las tres especificaciones. Y usando elementos de mayor potencia para implementar el puente se pueden manejar motores dc que necesiten mas potencia. Su funcionamiento es simple, puede manejar un motor de 6 a 40 Voltios. Tiene dos entradas lógicas A y B, y dos salidas denominadas también A y B. Si la entrada A es alta, entonces la salida A también será alta y el motor gira en un sentido. Ahora, si la entrada B es alta, la salida B es alta y el motor gira en sentido contrario. Si las dos entradas son bajas, el motor estará apagado y no existe consumo de potencia alguno. Por el contrario, si las dos entradas son altas, el motor entra en corto pero no sufre daño alguno ya que esto se hace para producir un efecto de frenado del motor. Esto solo se hace por un corto tiempo. Se puede tener control de velocidad por PWM (Pulse Width Modulation). Solo tiene que aplicar la señal PWM a una de las entradas de control del puente. Este puente generalmente trabaja bien para bajas frecuencias de señales que no son PWM. TABLA DE VERDAD: input | output A | B | A | B ---------------0 0 | libre 1 0 | 1 0 0 1 | 0 1 1 1 | 1 1

El circuito usa transistores darlington de potencia para alimentar al motor, transistores de bajo costo como los 2n2222 para manejar los darlington y unas cuantas resistencias. Lista de materiales: C1 - Capacitor de 470 mF J1 - Conector de 3 pines (Opcional) J2 y J3 - Conector de 2 pines (Opcional) Q1 y Q2 - transistor TIP125 Darlington PNP Q3 y Q4 - transistor TIP120 Darlington NPN Q5,Q6,Q7 y Q8 - transistor 2N2222A NPN R1 y R2 - resistor de 100 ohm R3 y R4 - resistor de 3.3k ohm R5 y R6 - resistor de 10k ohm R7 y R8 - resistor de 470 ohm Archivos Anexos a este articulo que contienen el diagrama esquemático y el PCB:

El Puente h

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