CONTROLLO PWM PER MOTORI

      
In questo sito abbiamo giÓ parlato di come usare la PWM (Pulse Width Modulation) per regolare la velocitÓ dei motori. Di seguito vengono presentati due altri schemi molto semplici e facili da realizzare, che si sono dimostrati validi per piccoli motori CC.

Nel primo schema la PWM Ŕ generata da un inverter triggerato (CD40106) seguito da un paio di buffer. La PWM Ŕ inviata al Gate del MOSFET che provvede a pilotare il carico, la cui potenza dipende esclusivamente dal MOSFET utilizzato.

CARATTERISTICHE MOSFET IRF540
VDSS 100V
RDS(on) 0,055 Ohm
ID continua a Tc = 25░ 22 A
ID continua a Tc = 100░ 15 A
Ptot con Tc = 25░ 85 W

Ruotando il potenziometro lineare da 500K possiamo variare il duty cycle dell'onda quadra da 0 al 100%. Al massimo duty cycle Ŕ presente in uscita quasi tutta la tensione di alimentazione (vanno calcolate le perdite dovute alla resistenza Drain - Source del MOSFET). La tensione di alimentazione del circuito (+V) dovrebbe quindi essere uguale alla tensione di lavoro dell'utilizzatore. Si tenga comunque presente che la tensione massima di alimentazione degli integrati CMOS Ŕ di 15V.

Per filtrare l'alimentazione Ŕ importante collegare un condensatore poliestere da 100nF tra i piedini 7/14 dell'integrato e un condensatore elettrolitico da 470 mF - 63V sui terminali +V e GND del circuito.

NOTA: alle minime velocitÓ pu˛ capitare che il motore emetta dei sibili. Questo Ŕ dovuto al fatto che l'avvolgimento del motore, attraversato dal segnale dell'oscillatore, si comporta come un trasduttore acustico. Per ovviare a questo inconveniente basta elevare la frequenza dell'oscillatore sino alle frequenze ultrasoniche (>20KHz), sostituendo il trimmer da 500k con uno da 100k oppure riducendo il valore del condensatore.

Ecco le frequenze misurate con alimentazione 5V e potenziometro a metÓ corsa:

 

POTENZIOMETRO CONDENSATORE FREQUENZA
500K 1nF ~ 6300 Hz
100K 1nF ~ 28 KHz
500K 100pF ~ 63 KHz
100K 100pF ~ 240 KHz

Il circuito non Ŕ predisposto per l'inversione di marcia del motore. Per questo scopo Ŕ possibile usare un doppio commutatore (2 vie - 2 posizioni) collegato secondo lo schema.


 

Lo stesso circuito pu˛ essere sostituito da un relŔ a due scambi (S1a - S1b) comandato da un transistor.

 

 

Il secondo schema oltre al sistema di regolazione della velocitÓ monta anche un controllo di direzione del motore che avviene tramite due pulsanti (avanti - indietro).

L'oscillatore Ŕ simile al precedente, ma usa due porte NAND con gli ingressi uniti a formare un inverter. La prima porta (U1C) genera l'onda quadra, la seconda (U1D) funge da buffer:

 

 

COMPONENTI

R1 potenziometro, 100k
D1, D2 diodi al silicio, 1N4148
C1 condensatore, 1000 pF
U1C, U1D CD4093 (Quad 2-Input NAND Schmitt Trigger)
Anche per questo oscillatore vale quanto detto nella nota precedente. Nella tabella vengono riportati alcuni valori di frequenza ottenuti con diversi valori di R1 e di C1 (alimentazione 5V, potenziometro a metÓ corsa):
 
POTENZIOMETRO CONDENSATORE FREQUENZA
500K 1nF ~ 2800 Hz
100K 1nF ~ 13 KHz
500K 100pF ~ 23 KHz
100K 100pF ~ 85 KHz

La commutazione del senso di marcia del motore avviene mediante due pulsanti che comandano un Flip-Flop set/reset:

 

 

COMPONENTI
R2, R3 resistenze, 10k
C2 condensatore elettrolitico, 1mF
U1A, U1B CD4093 (Quad 2-Input NAND Schmitt Trigger)
SET, RESET pulsanti normalmente aperti
Questi due circuiti (PWM e Flip-Flop) vanno collegati al ponte H come indicato qui sotto. Per le prove ho usato un integrato L293D (doppio ponte H), sostituibile pin-to-pin con il 754410 che permette di raddoppiare la potenza:

COLLEGAMENTI AL PONTE H

  • collegare la PWM al piedino 1 (9)

  • collegare QA al piedino 2 (15)

  • collegare QB al piedino 7 (10)

  • collegare il motore ai piedini 3-6 (11-14)

 

 

Per eventuali chiarimenti o informazioni inviate una email.

                 
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