Esquemático de Circuito de Controle de Motor DC com CI555 via PWM (créditos: http://www.vabsco.com/bardhp)
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INTRODUÇÃO AO ASSUNTO PWM – “PULSOS MODULADOS”:
→ O circuito que vai ser explicado é muito simples e ao mesmo tempo é muito útil. Com ele você
será capaz de controlar a velocidade de rotação de motores de corrente contínua (DC).
→ O circuito acima é usado para controlar a velocidade dos mini-ventiladores e/ou mini-exaustores, mais conhecidos como coolers dos computadores.
→ Com ele vc poderá controlar robôs com a ausência dos trancos provindos do acionamento dos motores.
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FUNCIONAMENTO DO CIRCUITO ELETRÔNICO PWM:
O funcionamento do circuito é muito simples. Imagine o caso onde existe uma corrente contínua sempre presente na base do transistor Q1, e que essa corrente seja suficiente pra saturar este transistor. Nesse caso o motor M1 sempre estará ligado na velocidade máxima. Agora imagine que, de tempos em tempos, comecemos a enviar um pulso em nível 0, e esse pulso em nível baixo cada vez mais dura mais tempo, e o pulso em 12 V (nível 1 ou nível alto) cada vez mais dura menos tempo, com isso o motor diminui a velocidade. Essa diferença da largura de pulsos entre o pulso baixo e o pulso alto, faz com que a velocidade do motor varie, e é esse o princípio de funcionamento usado neste circuito aqui, o chamado PWM – Pulse Width Module ou em Português – Modulação por Largura de Pulso.
Com o Circuito Eletrônico apresentado, conseguimos controlar a largura desses pulsos (já podendo então serem chamados de pulsos modulados) através do potenciômetro VR1. 😀
Controle de Motor DC com 555 via Modulação de Largura de Pulsos
- 💡 Pessoal!…Uma Pequena Observação: Na montagem deste circuito acima, realizei uma pequena modificação, que foi acrescentar um LED indicador de serviço (ON/OFF) no circuito montado na PCB para facilitar a visão do estado de funcionamento do circuito. Ao mesmo tempo utilizei um resistor de valor relativamente alto para limitar ao máximo (em torno de 0,01A ou 10mA apenas) a corrente drenada da fonte de alimentação do circuito para alimentação deste LED, evitando maior consumo de corrente elétrica. (a ideia de acrescentar este LED foi de apenas obter rápida resposta visual do estado de funcionamento do circuito eletrônico, então não haveria razão de desejar maior brilho do LED, o que consequentemente aumentaria o consumo de corrente).
PCB – Controle de Motor DC com 555 e PWM (Modulação Largura Pulsos)
- LISTA DE COMPONENTES UTILIZADOS:
| U1 | NE555, LM555 temporizador, 8-pin DIL, soquete (opcional) |
| Q1 | TIP29A, TIP31A ou IRF530 |
| D1, D2 | 1N4148 |
| D3 | 1N4001 |
| R1 | 1k 1/4W 10% ou melhor (pelos meus próprios testes, resistores de 1/8W funcionam bem) |
| R2 | 120R (=120Ω) 1/4W 10% ou melhor (pelos meus próprios testes, resistores de 1/8W funcionam bem) |
| VR1 | 100k 16mm potenciômetro linear |
| C1 | 100nF (poliéster ou cerâmico) |
| C2, C3 | 100nF (poliéster ou cerâmico) |
| C4 | 100uF 16v (capacitor eletrolítico) |
| LED1, R3 | LED comum, 1K 1/4W ou 1/8W (Não estão representados no esquemático, apenas na PCB) |
Técnico em Eletrônica Analógica com ênfase em Digital registrado no CREA/CFT.
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Rodrigo Costa,
parabéns por disponibilizar o circuito.
Construi esta placa baseado neste circuito. A diferença está em D3, Q1 e VR1. Usei respectivamente Diodo 1N1007, TIP31 e Potenciômetro B50K porque não tenho exatamente estes da sua lista.
Tentei ativar um motor DC 12V 1,5A de uma máquina de vidro de carro e não tá movendo o motor.
A fonte que estou utilizando é de 12V DC 2,5A e o motor funciona direto nela.
Notei que o pino OUT do 555 varia entre os extremos +300mV e +11,05V.
A base (pino 1) e o coletor (pino 2) do TIP31 estão constantes em +12V.
Apesar de ser um aspirante, me estranhou a polaridade no coletor ser positiva.
Se você tiver alguma sugestão, pois já conferi muitas vezes a construção da placa com o diagrama.
Agradeço desde já!
Fala Wiliam! Tudo Bom?
Seja muito bem vindo ao nosso Blog – Eletrônica Para Todos! 🙂
Rapaz, fico triste que ainda não tenha conseguido “rodar” seu projeto aí pela sua bancada. 🙁
Bom, baseado nas modificações que você mencionou, assim “de cara”, eu não vejo nada que pudesse ser um “problema” para não estar deixando o circuito funcionar. Nem mesmo o Potenciômetro de 50K ao invés de 100K, isso porque o máximo que pode ocorrer é você “ter menos domínio/precisão” no controle da rotação do motor. O diodo 1N4007 também é tranquilo, até porque é mais “robusto” que o indicado no circuito original e o Transistor de média-potência TIP31 é exatamente o mesmo que utilizamos por aqui, ou seja, basicamente tudo igual, MAS o que muda, é que seu motor necessita de uma corrente elétrica muito maior para garantir correto funcionamento.
O Ideal seria que eu pudesse “ver” seu circuito montado. Caso você tenha canal no Youtube ou Vimeo, ou algum outro meio onde possa gravar e mostrar com detalhes o que está montando, então creio que eu poderia ser de mais auxílio pra ti.
Agora, mesmo sem ver sua montagem, peço que por favor verifique a corrente exata de funcionamento do seu motor de vidro elétrico! Isso porque 1,5A é uma corrente considerável, MAS existem motores que chegam a necessitar de 5A ou mais nos 12VDC para ao menos “rodarem” (mesmo sem carga). Outra coisa é, verifique atentamente como está polarizando seu transistor (Base- Emissor- Coletor). Observe que ele é do tipo NPN, ou seja, é normal que em seu coletor você tenha mesmo a tensão positiva que estás observando.
OBS: Um detalhe que considero muito importante de ser observado, é que, considerando que seu motor necessite apenas dos 1,5A para correto funcionamento e 12VDC, o transistor que estamos utilizando (TIP31), segundo sua folha de dados, suporta NO MÁXIMO 3A, ou seja, isso nos diz que devemos a todo custo EVITAR chegar a este consumo, e para isso, necessitamos de um belo dissipador de calor no mesmo (ainda que esteja passando por ali “apenas” a metade desta corrente elétrica máxima)! Caso contrário, o componente pode entrar no efeito de “avalanche térmica”, e aí já era, ele provavelmente “vai abrir”, ou seja, vai se danificar e não permitir mais qualquer passagem de corrente elétrica pelo mesmo. Eu digo isso também, porque caso seu circuito tivesse tendo problemas apenas com o transistor, NO MÍNIMO ao iniciar o funcionamento e “abrindo” o potenciômetro (diminuindo a resistência), então era pra esse transistor começar a esquentar bem rápido com esses 1,5A de consumo, MAS você nem mencionou que o transistor esquenta, sendo assim, me deixa mais dúvidas sobre a montagem do restante do circuito eletrônico, PRINCIPALMENTE no que diz respeito à pinagem do integrado 555! o.O
Reveja o circuito como um todo e veja se consegue “observar mais algum detalhe importante”. Ahh! Não se esqueça que sua fonte deve ser capaz de fornecer no mínimo uma tensão muito bem regulada de 12VDC e uma corrente de mais de 1,5A.
É isso aí!
Espero sinceramente que você consiga solucionar o problema que estás passando por aí.
No mais, qualquer coisa é só falar.
Um Abraço,
Rodrigo Costa do Canal YouTube, Fanpage e Instagram,
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Você sabe me dizer com que Frequência o circuito está operando? estou tentando fazer os cálculos de R1, R2, C do circuito no modo astável, obrigado pela ajuda!
Fala Augusto! Tudo Bom?
Rapaz, respondendo sua pergunta:
Como este circuito é um gerador de pulsos com largura modulada (PWM), ele trabalha justamente no modo Astável do CI 555.
Dessa forma, como nosso resistor R2 é um resistor variável (potenciômetro) de 100K Ohms, este circuito trabalha numa faixa de frequência entre 140Hz e 10KHz.
Agradeço a presença. Se desejar se Inscreve no Canal e deixa seu ??.
Um Abraço,
Rodrigo Costa do Blog,
https://EletronicaParaTodos.com
Bom dia, consigo com esse esquema controlar a intensidade de uma fita de led 12v, como um dimer??
Fala Mesaque E Iracema! Tudo Bom?!
Rapaz, afirmar com 100% de certeza que sim, seria pretensão da minha parte, uma vez que nunca tentei montar um circuito com este propósito, MAS, particularmente falando, creio que esse circuito possa sim se adaptar ao que você deseja, uma vez que você disse querer “controlar a intensidade luminosa dos LEDs” e isso ser completamente possível através da Modulação por Largura de Pulso (nosso famoso PWM) que é gerado pelo circuito integrado 555.
PS: Minha dica seria a de você pegar uma protoboard e montar o circuito, prototipar mesmo, e aí com certeza alguma coisa vai sair! 🙂
Qualquer ajuda que possamos oferecer, é só falar!
Sucesso!
Um Abraço,
Rodrigo Costa.
https://EletronicaParaTodos.com
—— Checking SPICE netlist for pwm – sexta-feira, 12 de maio de 2017, 09:36:01 ——
======= SPICE Netlist check completed, 0 error(s), 0 warning(s) =======
Warning: Analysis initial conditions are not set to User-Defined, but initial conditions are set on C1 (inside of C1). The circuit may not simulate as intended.
Warning: Analysis initial conditions are not set to User-Defined, but initial conditions are set on C1 (inside of C2). The circuit may not simulate as intended.
Warning: Analysis initial conditions are not set to User-Defined, but initial conditions are set on C1 (inside of C3). The circuit may not simulate as intended.
Warning: Analysis initial conditions are not set to User-Defined, but initial conditions are set on C1 (inside of C4). The circuit may not simulate as intended.
Fala Edi, Beleza?
Rapaz, essa mensagem aí não é de #ERRO não. São mensagem de #AVISO apenas, informando pra ti que determinadas condições “iniciais” de análise do seu circuito (isso é configuração de usuários no Multisim eu acredito, tipo certas definições feitas pelo o usuário para informar ao programa como “se comportar” ao analisar o circuito a ser simulado.
PS: esse tipo de configuração é bem comum em programas como o LT Spice IV pelo que sei, mas no Multisim faz muitos anos que não trabalho com ele pra poder lhe dizer como proceder para sumir com essas mensagens de “Warning”). :/
***Traduzindo na íntegra a mensagem, o que a gente obtém é mais ou menos isso abaixo:
-> Aviso: As condições iniciais de análise não estão definidas como “Definidas pelo Usuário”, mas as condições iniciais estão definidas em C1 (dentro de C1). O circuito pode não ser simulado como pretendido.
Ou seja, ali onde ele diz: “Definidas pelo Usuário”, pra mim significa alguma configuração que está faltando você realizar pra informar como a simulação deve proceder e continuando, ele na mesma linha diz que, já as condições iniciais estão devidamente “definidas” no componente C1 (e isso serve para os outros capacitores também, pois eles estão mencionados no restante da mensagem como vimos). E pra finalizar ele diz que “pode ser” que a simulação não acorra como o esperado, mas ele não diz que a simulação não vai acontecer. :/
Amigo, bom dia.
Estou simulando este projeto no Multisim mas ele esta informando que o C1 não esta compativel com o circuito,
Voce poderia confirmar se o valor do C1 é realmente de 100nF?
Olá Edimarcos,
Boa Tarde! Tudo bom?
Rapaz, respondendo sua dúvida, posso dizer que os Capacitores: C1, C2 e C3 são todos capacitores cerâmicos (ou poliéster) com o valor de 0.1uF ou seja, os 100nF mesmo, como indicado no esquemático, apenas C4 é do tipo eletrolítico e com valor de 100uF. :/
Vou ler seu outro comentário pra ver se entendo o erro que está acontecendo por aí meu amigo. Respondo por lá.
PS: o “interessante” é que você levantou uma dúvida que eu mesmo também tive bastante tempo atrás, na verdade anos atrás, ao também tentar simular este mesmo circuito eletrônico no Multisim 2011 (eu acho que era essa a versão). O fato foi que eu também não obtive sucesso na simulação por diversos fatores (que sinceramente não me recordo mais), mas o “meu finalmente” foi “abandonar” a simulação via computador e de cara ir montar o circuito na prática (pois analisando o esquemático percebe-se que o potencial de obter sucesso no funcionamento deste esquema em particular é grande – eletronicamente falando), e assim aconteceu. Montei o circuito numa PCB que fiz em casa no método térmico, soldei os componentes de acordo e pronto, funcionou de primeira! E olha que eu poderia ter utilizado uma Protoboard para testar antes, mas minha confiança neste circuito foi tamanha que armei o circuito e trabalha até hoje. 🙂
Rodrigo Costa,
Muito obrigado pelo esclarecimento e pela ajuda que você tem prestado.
Gostei muito do projeto e se pudesse me tirar mais uma duvida eu ficaria grato.
Tentei montar no Multisim outro circuito e deu o mesmo erro, deve ser algo da versão realmente.
Eu quero utilizar o seu circuito PWM ligado a um motor de limpador de parabrisa para ajustar a velocidade do motor que vai acionar uma engrenagem.
So que o motor tem 12v e funciona com amperagens altas, segundo relatos que pode chegar a 20a. você tem alguma sugestão sobre essa adaptação?
Obrigado
Fala Edimarcos!
Pois é, esse lance de falhar na simulação do Multisim é algo chato mesmo, mas que não raras as vezes, acontece infelizmente. 🙁
O lance é que eu “quase nunca” confio em simuladores, até os utilizo para simular algumas “partes” de um circuito como um todo, mas não confio muito neles principalmente se tratando de circuitos analógicos (onde a variação de tensão, o calor, o fato de o componente não ser perfeito, etc), afeta muito no resultado do que deveria ser uma simulação “quase real”.
Bom, voltando a sua questão, para podermos utilizar este circuito pra trabalhar com um motor de tão elevada potência (pois, como você mencionou uma corrente de 20A, a gente pode calcular a potência que ficaria em torno dos 240W considerando a alimentação do motor em 12VCC) o.O
Ok, beleza, existem sim ao meu ver 2 saídas para esse dilema (o de trocarmos um motor de baixa potência por outro de elevada potência), vamos por partes:
1) a primeira, mais rápida e com certeza mais “econômica” saída (mas nem por isso uma opção ruim, pelo contrário neste caso), seria a de substituirmos o nosso transistor de saída Q1 (aquele ligado ao pino 3-out do CI 555), o TIP31x por um outro transistor do tipo MOSFET, especificamente o modelo IRFZ46N (pode ser outro com certeza, MAS este MOSFET de potência, chega a suportar 175 graus Celsius de temperatura sem alterar suas características de trabalho e suporta correntes de até 50A em média!). Para ver todos os detalhes deste MOSFET bem potente, aqui segue o link da folha de dados dele: datasheet IRFZ46n.
2) Caso a primeira opção não funcione de acordo ao esperado, principalmente por falta de “força” para acionar o motor (popularmente eu chamaria de falta de corrente elétrica para alimentar o motor, aí ele vai tender a vibrar, mas seu eixo não vai “sair do lugar”), então pode ser necessário um circuito do tipo “Driver” para “dar força” a esta nossa nova etapa de potência (que é justamente a etapa que passa a utilizar o IRFZ46n no lugar do antigo TIP31C). Vejo esta segunda opção como sendo necessária apenas em “último caso” de qualquer forma.
PS: Vou deixar aqui uma pequena nota, uma pequena explicação sobre este circuito PWM que temos aí acima, pois vejo que algumas pessoas dizem que este circuito não é um “circuito analógico”, mas sim, um “circuito digital”, pois trabalha produzindo pulsos de níveis que podem ser considerados “0 zeros e 1 uns”, caracterizando-se assim por ser um circuito digital, MAS a minha afirmativa não é a mesma, continuo acreditando que este é um circuito eletrônico do tipo analógico, pois o mesmo trabalha e UTILIZA componentes comuns (resistores, diodos, capacitores, transistor) para produzir estes pulsos do tipo PWM (não um coração rítmico como um Xtal de clock que não muda sua frequência de operação), componentes estes que com a variação de temperatura do ambiente já alteram seu comportamento, componentes estes que não possuem uma tolerância NEM de 5% “cravado” ao menos, para podermos dar um certo “valor como referência absoluta”, e mais uma série de outros fatores intrínsecos ao circuito e outros fatores externos, como o próprio ambiente em que o circuito está em funcionamento. Para finalizar, temos que lembrar que não é “a toa” que um “circuito digital” utiliza geralmente um Cristal de Quartzo para dar “o ritmo” de funcionamento (o famoso clock) ao circuito de uma forma geral, e isso sim, esse cristal dá ao circuito uma segurança grande em matéria de “não alterar praticamente nenhuma característica” do circuito mesmo que sofra variações de temperatura ambiente, componentes do circuito que modifiquem suas próprias características por conta de fatores externos, e por aí vai, aí sim o ZERO e UM de um circuito digital têm seu fundamento garantido. 🙂