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 Control de velocidad PWM, con el módulo L298N para motor de corriente directa con encoder cuadratura. Firmware con uso de interrupciones y software especializado para PC.

Autor del proyecto: Moisés Meléndez Reyes

 

 

                   

Video demostrativo 1               Video demostrativo 2

 

1. Antededentes:

En publicaciones previas se mostró la manera de leer la velocidad a la que gira un motor de corriente directa, así como su dirección de giro, utilizando motores con encoder cuadratura integrados. Las pruebas se realizaron tanto con un motor CD pequeño de 5.2 Kg.cm, como con un motor de alto torque. En ambos casos se utilizó el microcontrolador Bolt 18F2550, acompañado de una interfaz con el circuito 74LS245 para la lectura de las señales del encoder.

Con el objeto de liberar al CPU de tiempo de procesamiento, el desarrollo del firmware se realizó mediante interrupciones: 2 interrupciones externas provenientes de cada una de las señales del encoder, 1 más para un temporizador interno del microcontrolador 18F2550 y otra para el envío de los datos a través del puerto serial. En total, el programa emplea 4 interrupciones.

 

2. Descripción general:

Con base en la figura 1, se implementó un control PWM de velocidad un motor de corriente directa con encoder cuadratura. Para tal fin se empleó un software especializado gratuito mediante el cual pueden enviarse comandos a través del puerto serial del microcontrolador Bolt. Como módulo controlador PWM del motor se utilizó el circuito L298N.

En la figura 2 se muestran los dispositivos utilizados en el proyecto y ya conectados. El sistema permite el envío de 4 comandos a través del software en la PC ó Laptop (ver figura 5):

- Envío del valor PWM deseado, en porcentaje.

- Envío del sentido de giro del motor, horario ó antihorario.

- Envío del comando de paro del motor.

Se realizaron experimentos con 2 motores: el primero con un motor CD pequeño de 5.2 Kg.cm, y el segundo con un motor de alto torque HT.

 

Figura 1: Diagrama de bloques del control PWM de velocidad para un motor de corriente directa.

 

Figura 2: Harware empleado en el control de velocidad con el módulo PWM L298N

 

Figura 3: Detalle de las conexiones entre el encoder del motor, el sistema Bolt y el módulo PWM L298N. Se utiliza un driver 74LS245 para el manejo de las señales de las fases A y B del encoder.

 

Figura 4: Todos los dispositivos listos para las pruebas. Se usó un eliminador de 9 volts, 1 ampere para la alimentación del módulo PWM. Un cable USB-Serial conecta al Bolt con la computadora Laptop

 

Figura 5: Utilizando el mismo diagrama de conexiones de la figura 3, se realizó el experimento con un motor de alto par (torque). En este caso, se utilizó una fuente conmutada de 12 volts para alimentar el circuito PWM L298N, y un amperímetro para medir la corriente de carga. El firmware del microcontrolador Bolt, es una versión modificada para motor HT (high torque). Ver punto 3.

 

Figura 6: Software empleado para el control de velocidad. Los comandos se envían a través de la interfaz del usuario en la ventana de envío de datos del programa.

 

3. Firmware:

El firmware para el microcontrolador Bolt se desarrolló con el ambiente MPLAB-IDE y el compilador C18. Se utilizó la técnica de programación con un total de 4 interrupciones: 2 interrupciones externas para las señales de las fases A y B del encoder del motor, 1 interrupción del temporizador 0, y 1 última para el envío de los datos a través del puerto serial. Se realizaron 2 versiones del firmware. La primera para un motor pequeño de 5.2 Kg.cm, y la segunda para un motor de alto torque HT.

En seguida se proporcionan las 2 carpetas completas MPLAB de los proyectos:

pwm_C18Bolt_v4.rar

pwm_C18Bolt_v4 - HT.zip

 

4. Software:

Para el display de los datos de velocidad del motor provenientes del Bolt, así como para el envío de comandos en tiempo real, se utilizó un software emulador de terminal, de distribución gratuita. El link para bajar el programa de instalación del software se proporciona abajo. Una vez instalado en su computadora, realice la siguiente configuración antes de hacer las pruebas del control PWM:

En la ventana 'Display' debe elegirse la opción 'Ansi'.

En la ventana 'Port' deben configurarse los parámetros de trasmisión de la siguiente manera. Velocidad: 9600 bps. Parity bits: 'None'. Stop bits: 2. También debe escribirse el puerto correspondiente al cable USB-Serial, por ejemplo 3, si su configuración es COM3. Dé click en la opción 'Change' para realizar los cambios.

Para el envío de los comandos se abre la ventana 'Send' (ver figura 5).

Realterm_2.0.0.70_Signed_Wrapper_setup.exe

 

 

 

Documentación adicional:

Fuente conmutada de 12 volts

Driver Dual PWM L298N Puente H para control de velocidad

Motor CD Alto Torque y encoder

Motor Motorreductor CD con encoder

Lectura de velocidad de giro de un motor CD con encoder

Lectura de velocidad de un motor de alto torque, con encoder

Principios de funcionamiento del encoder cuadratura de efecto Hall

Tutorial del control PWM para motores de corriente directa