{"id":1020,"date":"2019-06-23T00:01:41","date_gmt":"2019-06-23T00:01:41","guid":{"rendered":"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/?p=1020"},"modified":"2019-06-23T00:01:41","modified_gmt":"2019-06-23T00:01:41","slug":"control-de-motores-de-cc-por-ancho-de-pulso-pwm","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/control-de-motores-de-cc-por-ancho-de-pulso-pwm\/","title":{"rendered":"Control de motores de CC por Ancho de Pulso (PWM)"},"content":{"rendered":"<p>La <strong><a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Modulaci%C3%B3n_por_ancho_de_pulsos\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\">Regulaci\u00f3n por Ancho de Pulso<\/a><\/strong> de un motor de CC est\u00e1 basada en el hecho de que si se recorta la CC de alimentaci\u00f3n en forma de una onda cuadrada, la energ\u00eda que recibe el motor disminuir\u00e1 de manera proporcional a la relaci\u00f3n entre la parte alta (habilita corriente) y baja (cero corriente) del ciclo de la onda cuadrada. Controlando esta relaci\u00f3n se logra variar la velocidad del motor de una manera bastante aceptable.<br \/>\n<a href=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/MotorCC_Ciclo.gif\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/MotorCC_Ciclo.gif\" alt=\"\" width=\"472\" height=\"360\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1022\" \/><\/a><\/p>\n<p>El circuito que se ve a continuaci\u00f3n es un ejemplo de un control de Regulaci\u00f3n de Ancho de Pulso (<a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/PWM\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><strong>PWM<\/strong><\/a>, Pulse-Width-Modulated en ingl\u00e9s), que se podr\u00eda adaptar al circuito de un <a href=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/puente-h-placa-controladora-de-motores-l9110s\/\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\"><strong>Puente H<\/strong><\/a> (<a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Puente_H_(electr%C3%B3nica)\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\">Puente H<\/a>: Circuito para controlar motores de corriente continua. El nombre se refiere a la posici\u00f3n en que quedan los transistores en el diagrama del circuito).<\/p>\n<p>El primer circuito \u2014con el <strong><a href=\"https:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Transistor_de_efecto_de_campo_metal-%C3%B3xido-semiconductor\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\">MOSFET<\/a><\/strong> de potencia <a href=\"https:\/\/www.onsemi.com\/pub\/Collateral\/BUZ11-D.PDF\" target=\"_blank\"><strong>BUZ11<\/strong><\/a>\u2014 permite controlar motores medianos y grandes, hasta 10 A de corriente. El segundo circuito \u2014con el transistor <a href=\"https:\/\/www.onsemi.com\/pub\/Collateral\/P2N2222A-D.PDF\" target=\"_blank\"><strong>2N2222A<\/strong><\/a>\u2014 es para motores peque\u00f1os, que produzcan una carga de hasta 800 mA.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/MotorCC_pwm555ap.gif\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/MotorCC_pwm555ap.gif\" alt=\"\" width=\"435\" height=\"252\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1025\" \/><\/a><\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/MotorCC_pwm555bp.gif\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/MotorCC_pwm555bp.gif\" alt=\"\" width=\"435\" height=\"252\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1026\" \/><\/a><\/p>\n<p>El que sigue es un circuito gen\u00e9rico de generaci\u00f3n de pulsos que se puede utilizar en aquellos lugares donde sea necesario un pulso digital no demasiado preciso. Cambiando los valores de R1 y R2 se ajusta la frecuencia b\u00e1sica. El potenci\u00f3metro regula el ancho de pulso. <\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/MotorCC_Clock555.gif\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/MotorCC_Clock555.gif\" alt=\"\" width=\"348\" height=\"306\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1024\" \/><\/a><\/p>\n<p>A continuaci\u00f3n, el circuito b\u00e1sico y la f\u00f3rmula para calcular los anchos de pulso generados por el integrado <a href=\"http:\/\/www.ti.com\/lit\/ds\/symlink\/lm555.pdf\" target=\"_blank\">555<\/a>.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/MotorCC_Basico555.gif\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/MotorCC_Basico555.gif\" alt=\"\" width=\"515\" height=\"305\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1028\" \/><\/a><\/p>\n<p>Completando la informaci\u00f3n b\u00e1sica, debemos saber que la mayor\u00eda de los microcontroladores poseen generadores de ancho de pulso modulado para control de velocidad de motores y otros controles de potencia digitales, como el brillo de un led o de una l\u00e1mpara. En las salidas digitales del Arduino UNO se identifica la capacidad PWM con un s\u00edmbolo <strong><font size=4>~<\/font><\/strong>. En el Arduino UNO los pines 3, 5, 6, 9, 10 y 11 tienen capacidad de salida de pulsos digitales con ancho modulado:<br \/>\n<a href=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/PINES-DIGITALES.png\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/PINES-DIGITALES.png\" alt=\"\" width=\"640\" height=\"433\" class=\"aligncenter size-full wp-image-443\" srcset=\"https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/PINES-DIGITALES.png 640w, https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/PINES-DIGITALES-300x202.png 300w, https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/PINES-DIGITALES-624x422.png 624w\" sizes=\"(max-width: 640px) 100vw, 640px\" \/><\/a><\/p>\n<p>En estos m\u00f3dulos PWM de los microcontroladores, la proporci\u00f3n de tiempo que est\u00e1 encendida la se\u00f1al respecto al total del ciclo se denomina \u201c<strong>Duty cycle<\/strong>\u201d, y generalmente se expresa en tanto por ciento.<\/p>\n<p>La se\u00f1al promedio es el producto de la tensi\u00f3n m\u00e1xima y el valor Duty Cycle. La expresi\u00f3n para el c\u00e1lculo es:<br \/>\n<a href=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/formulaVmedio.png\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/formulaVmedio.png\" alt=\"\" width=\"338\" height=\"55\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1037\" srcset=\"https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/formulaVmedio.png 338w, https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/formulaVmedio-300x49.png 300w\" sizes=\"(max-width: 338px) 100vw, 338px\" \/><\/a><br \/>\nDe forma similar, tenemos que<br \/>\n<a href=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/formulaDutyCycle.png\"><img loading=\"lazy\" src=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/formulaDutyCycle.png\" alt=\"\" width=\"311\" height=\"59\" class=\"aligncenter size-full wp-image-1038\" srcset=\"https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/formulaDutyCycle.png 311w, https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/formulaDutyCycle-300x57.png 300w\" sizes=\"(max-width: 311px) 100vw, 311px\" \/><\/a><\/p>\n<p><strong>La \u00absalidas anal\u00f3gicas\u00bb NO lo son<\/strong><\/p>\n<p>Debemos tener presente que en una salida PWM el valor de tensi\u00f3n en realidad es Vcc. Por ejemplo, si estamos alimentando un dispositivo que requiere 3V, y usamos una se\u00f1al pulsada, en realidad estaremos suministrando 5V durante un 60% del tiempo y 0V durante el 40%. Pero si el dispositivo tiene alguna caracter\u00edstica por la cual soporta como m\u00e1ximo 3V, podemos da\u00f1arlo si lo alimentamos mediante una se\u00f1al PWM de estas caracter\u00edsticas.<\/p>\n<p>La se\u00f1al pulsada es buena para emular una se\u00f1al anal\u00f3gica en muchas aplicaciones. Podemos, por ejemplo, variar la intensidad luminosa en un LED. \u00c9ste realmente se enciende y apaga varias veces por segundo, pero el parpadeo es tan r\u00e1pido que el ojo no lo aprecia. El efecto percibido es que el LED brilla con menor intensidad.<\/p>\n<p>Otro ejemplo es que al variar la velocidad de un motor DC con un PWM, en la mayor\u00eda de los casos la inercia del motor se encargar\u00e1 de que el efecto de los cortes de se\u00f1al sean despreciables. No obstante, dependiendo de la frecuencia utilizada, podemos notar vibraciones o ruidos, lo que implica que deberemos variar la frecuencia del ciclo PWM.<\/p>\n<p>Tambi\u00e9n es importante tener en cuenta aquellos efectos que la r\u00e1pida conexi\u00f3n y desconexi\u00f3n de la se\u00f1al pulsada pueden producir en el dispositivo que se alimenta. En el caso de cargas inductivas (motores, rel\u00e9s, o electroimanes), la desconexi\u00f3n producir\u00e1 una generaci\u00f3n de contracorriente que puede da\u00f1ar la salida digital, o al dispositivo, por lo que ser\u00e1 necesario implementar una protecci\u00f3n.<\/p>\n<p><strong>Control de ancho de pulso en Arduino<\/strong><\/p>\n<p>\u25a0 En Arduino Uno, Mini y Nano existen 6 salidas PWM de 8 bits en los pines 3, 5, 6, 9, 10 y 11.<\/p>\n<p>\u25a0 En Arduino Mega existen 15 salidas PWM de 8 bits en los pines 2 a 13 y 44 a 46<\/p>\n<p>\u25a0 En Arduino Due existen 13 salidas PWM de 8 bits en los pins 2 a 13. Adicionalmente, esta placa incorpora dos salidas anal\u00f3gicas con resoluci\u00f3n de 12 bits (4096 niveles)<\/p>\n<p>Una resoluci\u00f3n de 8 bits en una salida PWM significa que tiene 256 niveles. Es decir, el Duty cycle se divide en 256 posiciones posibles.<br \/>\n<center><br \/>\n<script type=\"text\/javascript\"><!--\ngoogle_ad_client = \"ca-pub-7090242166042605\";\n\/* femeie336x280 *\/\ngoogle_ad_slot = \"6118472803\";\ngoogle_ad_width = 336;\ngoogle_ad_height = 280;\n\/\/-->\n<\/script><br \/>\n<script type=\"text\/javascript\"\nsrc=\"\/\/pagead2.googlesyndication.com\/pagead\/show_ads.js\">\n<\/script><br \/>\n<\/center><br \/>\n<strong>Timers en Arduino<\/strong><\/p>\n<p>Las funciones PWM que son controladas por hardware emplean los m\u00f3dulos Timer para generar la onda de salida. Cada Timer queda afectado a 2 o 3 salidas PWM.<\/p>\n<p>Cada salida conectada a un mismo temporizador comparte la misma frecuencia, aunque pueden tener distintos Duty cycles, dependiendo de un valor en su registro de comparaci\u00f3n.<\/p>\n<p>En el <strong>Arduino Uno<\/strong>, <strong>Mini<\/strong> y <strong>Nano<\/strong> el uso de timers es:<\/p>\n<p>\u25a0 El Timer0 controla las salidas PWM 5 y 6. El Timer1 controla las salidas PWM 9 y 10. El Timer2 controla las salidas PWM 3 y 11.<\/p>\n<p>En el <strong>Arduino Mega<\/strong> el uso es:<\/p>\n<p>\u25a0 El Timer0 controla las salidas PWM 4 y 13. El Timer1 controla las salidas PWM 11 y 12. El Timer2 controla las salidas PWM 9 y 10. El Timer3 controla las salidas PWM 2, 3 y 5. El Timer4 controla las salidas PWM 6, 7 y 8.<br \/>\nEl Timer5 controla las salidas PWM 44, 45 y 46.<\/p>\n<p><strong>Frecuencia de ciclo de PWM<\/strong><\/p>\n<p>La frecuencia de cada PWM depende de las caracter\u00edsticas del temporizador al que est\u00e1 conectado, y de un registro de pre-escala, que divide el tiempo por un n\u00famero entero. La frecuencia de los PWM se puede modificar cambiando la pre-escala de los Timer correspondientes.<\/p>\n<p>Arduino Uno, Mini y Nano disponen de tres temporizadores.<\/p>\n<p>\u25a0 Timer0, con una frecuencia de 62.500 Hz, y pre-escala de 1, 8, 64, 256 y 1024.<br \/>\n\u25a0 Timer1, con una frecuencia de 31.250 Hz, y pre-escala de 1, 8, 64, 256, y 1024.<br \/>\n\u25a0 Timer2, con una frecuencia de 31.250 Hz, y pre-escala de 1, 8, 32, 64, 128, 256, y 1024.<\/p>\n<p>El Arduino Mega a\u00f1ade tres temporizadores adicionales.<\/p>\n<p>Timer3, 4 y 5, con una frecuencia de 31.250 Hz, y pre-escala de 1, 8, 64, 256 y 1024.<\/p>\n<p>Por esto, la frecuencia est\u00e1ndar para las salidas PWM en Arduino Uno, Mini y Nano es de 490 Hz para todos los pines, excepto para el 5 y 6 cuya frecuencia es de 980 Hz. En el Arduino Mega, la frecuencia est\u00e1ndar es de 490 Hz para todos los pines, excepto para el 4 y 13 cuya frecuencia es de 980 Hz<\/p>\n<p><strong>Incompatibilidades:<\/strong><\/p>\n<p>El uso de los Timer no es exclusivo para las salidas PWM: es compartido con otras funciones. Emplear funciones que requieren el uso de estos Timer supondr\u00e1 que no podremos emplear al mismo tiempo alguno de los pines PWM.<\/p>\n<p>Algunas de las incompatibilidades m\u00e1s t\u00edpicas:<\/p>\n<p><strong>1.<\/strong> La librer\u00eda <strong>servo<\/strong> hace uso intensivo de temporizadores por lo que, mientras la estemos usando, no podremos usar algunas de las salidas PWM.<\/p>\n<p>En el caso de Arduino Uno, Mini y Nano, la librer\u00eda servo usa el Timer 1, por lo que no podremos usar los pines 9 y 10 mientras tengamos un servo en el crcuito.<\/p>\n<p>En el caso de Arduino Mega, depender\u00e1 de la cantidad de servos que empleemos.<\/p>\n<p>Si usamos menos de 12 servos el Mega utiliza el Timer 5, por lo que no se pueden usar para PWM los pines 44, 45 y 46. Para 24 servos usa los Timer 1 y 5, por lo que no se pueden usar para PWM los pines 11, 12, 44, 45 y 45. Para 36 servos usa los Timer 1, 3 y 5, impidiendo usar para PWM los pines 2, 3, 5, 11, 12, 44, 45, 46. Para 48 servos, usa los Timer 1, 3, 4 y 5, quedando sin pines PWM disponibles.<\/p>\n<p><strong>2.<\/strong> <strong>SPI<\/strong>: en Arduino Uno, Mini y Nano, el pin 11 se emplea tambi\u00e9n para la funci\u00f3n MOSI de la comunicaci\u00f3n SPI. Por lo cual no podremos usar ambas funciones de ese pin en forma simult\u00e1nea. Arduino Mega no tiene este problema, ya que se conectan a pines distintos.<\/p>\n<p><strong>3.<\/strong> La funci\u00f3n <strong>Tone<\/strong> emplea el Timer 2, por lo que no podremos usar los pines 3 y 11 para PWM. En Arduino Mega no se pueden usar los pines 9 y 10.<\/p>\n<p>En todos los casos, todo se debe al uso de bibliotecas (librer\u00edas) de funciones. Programando en muy bajo nivel, es posible lograr mejores prestaciones. Pero no es una tarea f\u00e1cil, ya que requiere mucha experiencia.<\/p>\n<p><strong>Art\u00edculos relacionados:<\/strong><br \/>\n\u25a0 <a href=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/uso-de-la-placa-l298n-para-motores-de-cc\/\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\">Uso de la placa L298N para motores de CC<\/a><br \/>\n\u25a0 <a href=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/puente-h-placa-controladora-de-motores-l9110s\/\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\">Puente H: Placa controladora de motores L9110S<\/a><br \/>\n\u25a0 <a href=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/guia-rapida-de-placas-de-control-de-motores\/\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\">Gu\u00eda r\u00e1pida de placas de control de motores<\/a><br \/>\n\u25a0 <a href=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/manejo-de-potencia-para-motores-con-el-integrado-l293d\/\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\">Manejo de potencia para motores con el integrado L293D<\/a><br \/>\n\u25a0 <a href=\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/control-de-motores-de-cc-por-ancho-de-pulso-pwm\/\" rel=\"noopener\" target=\"_blank\">Control de motores de CC por Ancho de Pulso (PWM)<\/a><\/p>\n<p><center><script type=\"text\/javascript\"><!--\ngoogle_ad_client = \"ca-pub-7090242166042605\";\n\/* 728x90, creado 16\/03\/10 *\/\ngoogle_ad_slot = \"6066685945\";\ngoogle_ad_width = 728;\ngoogle_ad_height = 90;\n\/\/-->\n<\/script><br \/>\n<script type=\"text\/javascript\"\nsrc=\"http:\/\/pagead2.googlesyndication.com\/pagead\/show_ads.js\">\n<\/script><\/center><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>La Regulaci\u00f3n por Ancho de Pulso de un motor de CC est\u00e1 basada en el hecho de que si se recorta la CC de alimentaci\u00f3n en forma de una onda cuadrada, la energ\u00eda que recibe el motor disminuir\u00e1 de manera proporcional a la relaci\u00f3n entre la parte alta (habilita corriente) y baja (cero corriente) del [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[16,3,9,11],"tags":[30],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1020"}],"collection":[{"href":"https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1020"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1020\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1020"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1020"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1020"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}