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Controles PWM para Mecatrônica (MEC317)

Os controles PWM encontram uma ampla gama de uso tanto no controle de motores como também de potência em outros tipos de cargas. Se bem que sinais PWM de controle possam ser gerados facilmente por microcontroladores, existem aplicações em que o microcontrolador não é necessário, pois circuitos simples podem ser usados para esta finalidade. Neste artigo focalizamos alguns deles.

Em nosso site o leitor poderá encontrar uma infinidade de artigos de controles PWM, utilizando as mais diversas tecnologias e com as mais diversas finalidades. No entanto, podemos dar algumas ideias de aplicações diferentes, selecionando alguns deles e analisando algumas de suas diferenças;

Conforme já explicamos em nossos artigos existem basicamente dois tipos de controles PWM usados em motores: o anti-fase e o simples.

O leitor encontrará explicações detalhadas no nosso artigo “O que é PWM” em MEC071.

Pois bem no controle simples, a relação marca/espaço do sinal PWM determina a potência aplicada na carga. O sinal tem a amplitude constante e neste caso temos duas possibilidades:

- largura do pulso e espaço variam na mesma proporção de modo que a frequência também varia.

- largura do pulso e espaço variam mas em proporção inversa de modo que a frequência se mantém constante.

Esta segunda modalidade é em especial importante em alguns casos pela possibilidade de se evitar problemas de interferências causadas pelo circuito controlado que pode ser fortemente indutivo.

Na figura 1 temos a forma de onda de um controle simples em a frequência também varia com a largura do pulso.

 

Figura 1 – PWM simples – formas de onda
Figura 1 – PWM simples – formas de onda

 

No PWM anti-fase temos pulsos positivos e negativos de modo que, quando a largura do pulso positivo é igual a do negativo a potência média aplicada à carga é zero, conforme mostra a figura 2.

 

Figura 2 – PWM Anti-fase
Figura 2 – PWM Anti-fase

 

 

Circuitos Práticos

Um microcontrolador e shields apropriados podem perfeitamente gerar sinais que permitem a implementação de qualquer das modalidades de controle PWM acima citadas.

No entanto, nem sempre é necessário ter um circuito microcontrolado para sinais de controle PWM de qualquer dos tipos quer seja a partir de um simples potenciômetro como a partir de sensores resistivos , ou de outros tipos com recursos adicionais.

Os circuitos que damos a seguir são alguns dos que temos disponíveis no site. Explorando a seção de artigos e o banco de circuito o leitor poderá encontrar muito mais.

 

Dimmer PWM

Este circuito, obtido de nosso banco de circuitos, foi originalmente projetado para operar como um dimmer para lanterna usando lâmpada. Com a troca da lâmpada por um LED branco de alto brilho com um resistor de 10 ohms a 47 ohms em série ele também funcionará. O transistor pode ser um BD135,

O circuito também funcionará em aplicações mecatrônica controlando um motor de 5 a 12 V. A alimentação, se bem que indique 12 V, para uma lâmpada de 6 V deve ser feita com essa tensão. Na figura 3 temos o circuito.

 

Figura 3  - Dimmer PWM
Figura 3 - Dimmer PWM

 

 

Controle Anti-Fase Para LEDs

Com o uso de um LED bicolor, este circuito pode fazer a transição de cores pela mudança dos sinais anti-fase aplicados. O circuito é para corrente baixas de saída e pode ser alimentado por tensões de 5 a 12 V. a figura 4 mostra o circuito.

 

Figura 4 – Controle anti-fase para LEDs
Figura 4 – Controle anti-fase para LEDs

 

 

Controle Anti Fase de Motor

Pela baixa potencia do 555 usado neste circuito, a corrente máxima do motor é de 50 mA. No entanto, com ele é possível inverter a rotação do motor.

Na posição central o motor permanece parado, mas o consumo de corrente permanece, o que é uma deficiência deste tipo de controle.

Na figura 5 temos o diagrama deste controle.

 

Figura 5 – Anti-fase PWM para motor
Figura 5 – Anti-fase PWM para motor

 

 

Controle PWM com o 555

Este é um circuito simples que pode ser usado tanto com um potenciômetro como também com sensores resistivos (LDR, NTC, etc). No diagrama temos o uso de um 2N3055, mas o transistor pode ser o BD135 para correntes até 500 mA e o TIP31 para correntes até 2 A.

 

  Figura 6 – Controle PWM simples
Figura 6 – Controle PWM simples

 

 

Para mais circuitos consulte nossa seção de mecatrônica e o banco de circuitos.

 

 

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