Son de los más comunes y económicos, y se pueden encontrar en la mayoría de los juguetes a pilas, constituidos, por lo general, por dos imanes permanentes fijados en la carcasa y una serie de bobinados de cobre ubicados en el eje del motor, que habitualmente suelen ser tres.
El funcionamiento se basa en la interacción entre el campo magnético del imán permanente y el generado por las bobinas, ya sea una atracción o una repulsión hacen que el eje del motor comience su movimiento.
Cuando una bobina es recorrida por la corriente eléctrica, esta genera un campo magnético y como es obvio este campo magnético tiene una orientación es decir dos polos un polo NORTE y un polo SUR, de esta forma:
Estos polos pueden ser invertidos fácilmente con sólo cambiar la polaridad de la bobina, por otro lado al núcleo de las bobinas las convierte en un electroimán, como las cargas opuestas o polos opuestos se atraen y cargas del mismo signo o polos del mismo signo se repelen, esto hace que el eje del motor gire produciendo un determinado par motor o torque.
El torque (par motor) es simplemente la fuerza de giro, podríamos llamarle la potencia que este motor tiene, la cual depende de varios factores, como ser; la cantidad de corriente, el espesor del alambre de cobre, la cantidad de vueltas del bobinado, la tensión etc. Esto es algo que viene determinado por el fabricante, y que nosotros poco podemos hacer, más que jugar con uno que otro parámetro que ahora se describen.
La imagen anterior es sólo a modo descriptivo, ya que por lo general suelen actuar las dos fuerzas, tanto atracción como repulsión, y más si se trata de un motor con bobinas impares. Estos motores disponen de dos bornes que se conecten a la fuente de alimentación y según la forma de conexión el motor girará en un sentido u otro.
Control Del Sentido De Giro
Existen varias formas de lograr que estos motores inviertan su sentido de giro una es utilizando una fuente simétrica o dos fuentes de alimentación con un interruptor simple de dos contactos y otra es utilizar una fuente común con un interruptor doble es decir uno de 4 contactos, en todos los casos es bueno conectar también un condensador en paralelo entre los bornes del motor, éste para amortiguar la inducción que generan las bobinas internas del motor (aunque no aparece representado para facilitar un poco la comprensión del circuito), las conexiones serían:
-
Con fuente simétrica:
-
Con fuente simple:
Otra solución, es sustituir los interruptores por los relees correspondientes e idear un par de circuitos para lograr el mismo efecto... Aunque esta última opción es una de las más prácticas, tiene sus inconvenientes ya que los relees suelen presentar problemas mecánicos y de desgaste, lo ideal sería disponer de un circuito un poco más sólido, quitando los relees y haciendo uso de transistores, estos últimos conectados en modo corte y saturación, así actúan como interruptores.
Al usar una fuente simétrica, será necesario el uso de dos transistores complementarios es decir uno PNP y otro NPN, de este modo sólo es necesario un terminal de control, el cual puede tomar valores lógicos "0" y "1":
Al utilizar una fuente de alimentación simple la cosa se complica un poco más. Estos circuitos son conocidos como puente en H o H-Bridge.
Estos Driver''s son circuitos integrados que facilitan el diseño de los circuitos, tales como el UCN5804, el BA6286, el L293B, L297, L298 o también con el ULN2803 o el ULN2003, estos dos últimos son arrays de transistores.
El L293 Como Driver De Un Motor De Corriente Continua
Existen dos posibilidades de control, una es controlar los motores en un sólo sentido de giro, es decir, hacer que gire o detenerlo, en este caso tienes posibilidad de controlar hasta 4 motores.
Aquí sólo se representa la mitad del integrado, la otra mitad es lo mismo, sólo cambia el número de los pines.
Con los terminales A y B se controla el encendido del motor correspondiente, Con Ven se habilita o no los terminales de control A y B, Ven debe estar en nivel alto si se quiere utilizar los terminales de control A y B. Finalmente la forma de control sería como se ve en la siguiente tabla:
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Ven |
A |
M1 |
B |
M2 |
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H |
H |
Parado |
H |
Encendido |
|
H |
L |
Encendido |
L |
Parado |
|
L |
X |
Alta Impedancia |
X |
Alta Impedancia |
+Vcc es el terminal de alimentación compatible con la señal de control A y B, o sea +5V, Vs tiene los niveles de tensión requeridos por el motor (12, 15, 20, hasta 36v). D1 y D2, son para proteger al integrado de las tensiones generadas por la inducción de las bobinas del motor.
Un motor (M1) esta unido a +Vs, mientras que el otro (M2) esta a GND, se puede utilizar cualquiera de las dos configuraciones.
El otro método de control, requiere dos de los 4 driver del integrado, la forma de conexión sería:
La tabla de la verdad del circuito indica claramente como se puede controlar el motor, en un sentido o en otro, detenerlo o dejarlo libre, alta impedancia, se refiere a que cualquier señal en los terminales de control A, B, C y D no tendrán efecto alguno sobre el motor, es decir que ha quedado liberado totalmente.
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Ven |
C |
D |
Función del motor |
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H |
H |
L |
Sentido 1 |
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H |
L |
H |
Sentido 2 |
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H |
C=D |
Parado |
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L |
X |
X |
Motor Libre |
El método de conexión utilizado en la aplicación es el segundo, ya que se necesitan dos motores en la aplicación y se puede invertir el sentido.
Control De La Velocidad
Modulación De Ancho De Pulso (PWM)
La modulación de ancho de pulso básicamente consiste en enviar a los terminales de control un tren de pulsos los cuales varían en mayor o menor medida el tiempo en que se mantiene el nivel alto de esos pulsos, manteniendo la frecuencia constante, logrando que la tensión media que detecta el motor sea mayor o menor dependiendo del tiempo en el que la señal permanezca en nivel alto.
Con esta forma de control la cantidad de corriente sigue siendo la misma, la tensión no varía y en consecuencia el torque del motor se mantiene.
Un circuito de ejemplo puede ser:
En el cual puedes reemplazar R1 por un potenciómetro y así controlar los tiempos de los niveles de salida.
Modulación Por Frecuencia De Pulsos (PFM)
Otro método de variar la frecuencia de pulso en los terminales de control, lo cual puedes lograr fácilmente con un circuito astable que bien podría ser un 555, y utilizar un potenciómetro para variar la frecuencia de los pulsos:
Claro que para mayor velocidad la frecuencia de los pulsos iría mucho más rápido de lo que se muestra en esta imagen.
El esquema para el 555 podría ser:
Un circuito similar es el que se utiliza para controlar la potencia en LEDS Controlador de potencia para LEDS
Aumento Del Par Motor
Los motores suelen girar entre 2700 y 2800rpm sin carga, pero con un par de 15 a 26gcm. Se necesitará crear un sistema de transmisión del movimiento que reduzca la velocidad y aumente el par de giro, es decir, una reductora. Una reductora está formada por engranajes y/o poleas.