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Control para Motor CC usando un OP-Amp (Completo!)

 

 Continuando con el circuito inversor de giro para motor cc, esta vez, para no tener que estar ocupando mi protoboard y debido a que ya funciona, decidí pasarlo a galleta. Prefiero las galletas porque así me evito estar haciendo las pistas para mi circuito y el tener que perforar la placa, en el fondo soy una floja. 

Al lado de la galleta están los dos transistores (npn y pnp) y los diodos que se usarán para la etapa de potencia, es decir, para mover un motor más grande que el motorcito de la derecha (que fué sacado de una lectora de cd's). Dos de los diodos serán usados para evitar la mala polarización del amplificador operacional (el circuito pequeño a la izquierda que parece un timer), porque si se polariza mal, el op-amp se quemará inevitablemente. Eso se evita con los diodos.

Acá ya están puestas algunas de los componentes del circuito, lo que va en la galleta es sólo la parte de control, la de potencia ya no alcanzaba así que esa parte la armé en el protoboard. La etapa de control (que incluye fotorresistencias, op-amp, compuerta or, y relay que es la cajita roja) quedó así:

Lo admito, tiene un aspecto terrible ¡pero funciona!!

Las fotorresistencias las tuve que soldar sin cortarles las patas para permitir cubrirlas con tapas de lapicero. 

Ahora, la etapa de potencia:

 

Esta etapa es mucho más sencilla, sólo consta de dos transistores y dos diodos, cómo funciona lo explicaré luego. Primero, unas fotos de todo junto y conectado (el módulo de experimentos donde está puesto es prestado de la universidad):

 

El motor fué sacado de una casetera rota y atornillado a un carro de juguete del que quedaban sólo la base y las ruedas. Debido a que el motor es muuuy grande se movía lentamente, pero lo importante es que se movía hacia adelante y hacia atrás quitando una tapa de lapicero o la otra, y si dejaba ambas tapas sobre las fotorresistencias el motor se detenía :)

Una cosa rara que pasó es que ahora esta cosa me funciona a seis voltios (positivos y negativos) y no a siete como antes, ignoro la razón. Recomiendo probarlo con voltajes de 9 a 6 voltios. La fuente de 5V, que va la compuerta or, sí es fija. 

El esquema del circuito completo es éste:

La tierra es única para todo el circuito, se usan 3 fuentes: +6V, -6V y 5V para la alimentación de la compuerta or. Los diodos zener y los que van a las entradas del op-amp (el circuito 741) son sólo para protección. 

Sobre la etapa de potencia (dentro del recuadro amarillo):

Se tienen los dos transistores npn y pnp cuyas bases reciben la señal que llega desde el op-amp a través del relay. Si llega un voltaje positivo a la base del transistor npn éste se cierra y permite que la corriente desde la fuente de +6V pase por el motor, lo haga girar, y llegue a tierra, mientras tanto el otro transistor está abierto y no conduce. Si llega un voltaje negativo es el transistor pnp el que se cierra y deja que la corriente pase desde la fuente de -6V, haciendo girar al motor en sentido contrario, mientras el otro transistor permanece abierto. Si no llega voltaje a las bases de los transistores ninguno deja pasar la corriente. Estos e llama switching (o como le decimos acá: "switcheo" ) y se usa mucho para controlar motores desde circuitos digitales o los puertos de la computadora. Los diodos son sólo para protección, un motor es una bobina que induce una corriente opuesta si el voltaje cambia abruptamente (lo que ocurre cuando se lo quiere detener o invertir su giro), si el motor es grande, como el que estoy usando, el pico de corriente puede dañar los transistores. Los diodos se ponen para que esta corriente opuesta (que sólo dura una fracción de segundo pero eso basta para dañar el transistor) pase por ellos en lugar del transistor. Los diodos sí pueden aguantar esta corriente, y si se dañan son más baratos y fáciles de reemplazar.

La lista completa de materiales que usé es (sin contar la galleta):

2 fotorresistencias (LDR)

2 resistencias de 10Kohm, 2 de 5Kohm y 2 de 2.2Kohm.

2 diodos zener de 5 voltios

4 diodos normales

1 LM741 (op-amp de uso genérico)

1 74ls32 (la compuerta or)

1 relay de 5 voltios (el que yo usé en realidad se activa a poco menos de 3, tiene el de código: mr62-5sr)

1 bd135 (transistor npn de potencia media)

1 bd136 (transistor pnp de potencia media)

 

Opcional: Para evitar usar la fuente de 5V y poder conectar la alimentación de la compuerta or a la fuente de 6V (con lo que se necesitarían sólo dos fuentes) se puede usar un tercer zener de 5V. Se conecta la pata 14 de la compuerta a la alimentación de 6V (ó 7 ó 9 voltios, esta fuente se debe ajustar hasta que el relay se abra y se cierra correctamente), luego el ánodo del zener (el lado positivo) va a tierra y el cátodo a la pata 14. En teoría no debería permitir la llegada de un voltaje mayor a 5 voltios a la pata 14. Para mayor seguridad se puede poner en serie a la fuente y la la pata 14 una resistencia de 0.5Kohm ó 1Kohm. Bueno, esto queda para quienes quieran probar :)