Di solito, durante la marcia (o retromarcia) è
molto difficile che il minirobot vada esattamente in linea retta, senza
derivare a destra o a sinistra. Questo accade perché i due
motori, che costituiscono un sistema di guida differenziale, non sono
sincronizzati e le ruote girano a velocità diverse. Dunque se vogliamo controllare l'andatura del nostro robot, dobbiamo
necessariamente controllare la velocità dei motori.
In teoria, il sistema
più semplice potrebbe sembrare quello di applicare in serie al motore un
trimmer (o potenziometro) per variare la tensione di alimentazione:
In pratica questo
sistema può funzionare, a patto di utilizzare dei trimmer ad alta dissipazione. Facendo riferimento allo schema
precedente, per alimentare un motore da 3V - 0,5A con una tensione di 6V
dovremmo impiegare una resistenza da 6 Ohm. Infatti
(6V - 3V) / 0,5A = 6
Ohm
La potenza di
dissipazione di questa resistenza dovrebbe essere:
0,5A x 0,5A x 6 Ohm =
1,5W
Una soluzione
migliore consiste nell'utilizzare come resistenza variabile un transistor di potenza (o
un darlington), regolando la polarizzazione di
base con un piccolo trimmer (o potenziometro), come nello schema qui sotto:
Questo sistema ha il
pregio di essere molto semplice, ma è poco efficiente. Infatti:
-
disperde un sacco
di energia in calore (e per questo Q1 va fissato su una robusta aletta
di raffreddamento)
-
il motore ha difficoltà a mettersi in moto a
velocità bassa
-
c'è una caduta
di tensione introdotta dalla
giunzione del transistor
-
è impossibile
variare la direzione del motore (se non invertendone i terminali)
-
Vedi
PULSE WIDTH MODULATION
Possiamo facilmente
ed efficacemente controllare la
velocità di un motore con un circuito chiamato PWM (pulse width
modulation). Con questo sistema la velocità del motore non viene regolata variando la tensione, ma variando il tempo
durante il quale l'intera
tensione di alimentazione viene applicata ai terminali del
motore.
Un oscillatore
produce un'onda quadra a duty cycle variabile con cui pilotiamo la base di
Q1: più lunga sarà la semionda positiva, più tempo Q1 resterà in
conduzione, più veloce girerà il motore.
Questo circuito permette:
-
di ridurre
sensibilmente la produzione di calore (= inefficienza del sistema), perché Q1 non funziona come
resistenza variabile, ma come interruttore
-
di aumentare
l'efficienza alle basse velocità, perché il motore riceve sempre tutta
la tensione di alimentazione (anche se per un tempo più breve)
NB: per quanto
riguarda la caduta di tensione introdotta da Q1 e la variazione del senso
di rotazione, vale quanto detto in precedenza.
PWM E MINIROBOT
Per applicare questo
tipo di circuito al nostro robot, basta pilotare un ingresso del ponte H con
l'onda quadra a duty
cycle variabile fornita dall'oscillatore. La variazione
del duty cycle ci permette di variare la velocità, mentre cambiando il livello logico
applicato sull'altro ingresso del ponte controlliamo il senso di rotazione del
motore.
Qui sotto è riportato lo schema del
circuito. Con i valori indicati, la frequenza dell'oscillatore è di circa
20KHz. Sono sconsigliate frequenze più basse, se non volete che i vostri motori
emettano fischi a frequenza udibile.
Ruotando il trimmer
è possibile variare la tensione all'uscita del ponte da ~0V a +VBatt. Questo permette di regolare la velocità
o di adattare la nostra piattaforma a motori che hanno rendimenti diversi.
Usiamo il livello
logico applicato sull'ingresso IN (ad esempio il segnale proveniente da un sensore) per cambiare la direzione del motore.
SCHEMA DI
MONTAGGIO
Layout di
montaggio di un oscillatore
WEB
MODIFICHE
Con l'aggiunta di
un inverter, possiamo realizzare un circuito che ci permette di
controllare non solo la velocità, ma anche la direzione del
motore con lo stesso trimmer (o potenziometro).
Quando il
potenziometro è in posizione
centrale, il motore è fermo. Ruotando il potenziometro in un senso o
nell'altro il motore cambia direzione.
Questo circuito può
essere impiegato, tra l'altro, per alimentare dei trenini elettrici.
Usando un potenziometro "slider" potremo facilmente controllare
velocità e senso di marcia del nostro modello.
COLLEGAMENTO DEL PWM
SUL TERMINALE "ENABLE"
Con questo circuito
l'oscillatore PWM viene (più correttamente) collegato a un terminale
ENABLE. I due piedini A e B vengono collegati al +V tramite due resistenze
di pull-up da 10K e servono per controllare la direzione del motore.
A |
B |
MOTORE |
1 |
1 |
fermo |
0 |
1 |
avanti |
1 |
0 |
indietro |
0 |
0 |
fermo |
VEDI anche
|