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Controle Reversível de Motores DC (MEC181)

Eis um circuito simples para controle, através de potenciômetro ou sensor resistivo, de motores de g corrente contínua para tensões entre 6 e 12 V e corrente entre 100 e 1000 mA. O circuito utiliza fonte simétrica e um amplificador operacional 741 como base.

Nas aplicações em que se deseja um controle total de um pequeno motor de corrente contínua, inclusive com a reversão de movimento, somente um controle eletrônico pode fornecer os resultados esperados.

O circuito proposto pode controlar a tensão sobre um pequeno motor DC numa faixa de 0 até o máximo e ainda reverter sua rotação, com movimento inverso também graduado entre 0 e o máximo.

O circuito emprega transistores de potência de 1A ha excitação, sendo este o limite de corrente dos motores controlados.

O projeto básico utiliza fonte simétrica de 6 + 6 V sendo, pois recomendado para motores de 6 V, mas sem alteração.

Podemos alimentá-lo com tensões de 9 + 9 V ou 12 + 12 V e usar motores para estas tensões.

Dependendo do tipo de controle empregado, o circuito pode ter seu ganho ajustável, o que o torna ideal para inúmeras aplicações importantes como:

- Modelos radiocontrolados

- Robótica;

- Controle de pequenos ventiladores;

Bombas de laboratórios de química e biologia.

 

COMO FUNCIONA

A simples observação do circuito nos permite de imediato visualizar a operação do sistema.

Um amplificador operacional tem sua entrada não inversora (+), que corresponde ao pino 3, polarizada com a tensão de referência de 0 volt da fonte simétrica.

Assim, se a tensão no pino 2 (entrada inversora) for maior que a tensão de referência, o amplificador entra em ação e fornece em sua saída uma tensão amplificada menor que 0 V (tensão de referência).

O fator de amplificação é dado peia rede de realimentação formada por P2 e R4.

Com uma tensão menor que 0 V conduz Q2 e o motor é alimentado por B2, girando então num sentido.

Se a tensão aplicada à entrada inversora for menor que a referência, a tensão na saída do operacional será maior que 0 V e amplificada numa relação que depende do ajuste de P2.

Nestas condições, conduz Q1 que alimenta o motor a partir de B1. A polaridade de alimentação de B1 é oposta a de B2 fazendo com que o motor gire no sentido oposta.

No nosso circuito com controle de potenciômetro, usamos P1 para variar a tensão na entrada inversora entre um valor menor que a tensão de referência e um valor maior, cobrindo assim toda a faixa possível de rotações.

P1 pode então atuar sobre o motor desde a velocidade máxima num sentido até a velocidade máxima em outro, passando por uma posição intermediária em que ele fica parado.

Em lugar de P1 podemos, na verdade, usar qualquer transdutor resistivo como, por exemplo, um sensor de umidade, um LDR ou ainda um termistor NTC.

O importante para garantir o funcionamento é que R2 tenha um valor tal que no máximo da resistência do transdutor tenhamos em 2 do CI-1 uma tensão menor que 0 V (referência), e no mínimo de sua resistência, a tensão no mesmo pino do integrado seja maior que 0 V.

O ideal é fazer o dimensionamento para que a excursão negativa tenha a mesma amplitude que a positiva. (figura 1)

 

Figura 1 – Faixas de controle
Figura 1 – Faixas de controle

 

Para controlar correntes maiores também é possível alterar o circuito usando transistores mais potentes, preferivelmente Darlingtons complementares.

Começamos por dar na figura 2 o diagrama completo do aparelho.

 

Figura 2 – Diagrama completo do controle
Figura 2 – Diagrama completo do controle

 

A sugestão de placa de circuito impresso é mostrada na figura 3.

 

Figura 3 – Placa para a montagem
Figura 3 – Placa para a montagem

 

O circuito integrado deve ser montado em soquete para se evitar problemas de aquecimento na soldagem e facilitar sua troca. Os transistores de potência devem ser dotados de radiadores de calor.

A fonte simétrica pode ser formada por pilhas ou então ter a configuração mostrada na figura 4.

 

Figura 4 – Fonte simétrica para alimentação do circuito
Figura 4 – Fonte simétrica para alimentação do circuito

 

A filtragem deve ter capacitores de 1 000 µF no mínimo, com tensão de trabalho de16 V.

Os resistores são todos de 1/8 ou ¼ W e P1 é um potenciômetro linear.

P2 é um trimpot que permite ajustar a faixa de atuação de P1.

O motor só pode ser do tipo com imã permanente que admita reversão de rotação.

Para o caso de sensores, o valor de R2 pode ser alterado. Uma sugestão é utilizar para R2 provisoriamente um trimpot de 47 k a 220 k, conforme o transdutor empregado.

 

PROVA E USO

Ligue a unidade colocando as pilhas no suporte. Atue então sobre P1 verificando a faixa de controle e a parada.

Vá ao mesmo tempo atuando sobre P2 para obter o controle ideal.

Feito o ajuste é só utilizar a unidade, respeitando suas limitações de corrente.

 

Q1 - BD135 - transistor de média potência NPN

Q2 - BD136 - transistor de média potência PNP

Cl-1 - circuito integrado 741

M1 - motor de 6 a 12 V até 1 A

B1, B2 – 6 V cada - 4 pilhas médias ou grandes, de acordo com a corrente do motor

P1 – 10 k - potenciômetro linear

P2 – 100 k - trimpot

R1, R6, R7 - 1k resistores (marrom, preto, vermelho)

R2 - 4k7 - resistor (amarelo, violeta, vermelho)

R3, R4, R5 – 10 k - resistores (marrom, preto, laranja)

Diversos: placa de circuito impresso, botão para P1, suporte para pilhas, radiadores de calor para os transistores, fios, solda etc.

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