Análisis de Electrónica Analógica Puente H. Control de giro de motor DC con transistores. Reporte Franco García Alejandro (alumno 1) Heras Cervantes Mario (Profesor) Instituto Tecnólogico de Morelia Torres Ramírez Miguel Ángel (alumno 2) Departamento de Ingeniería Electrónica Ingeniería Mecatronica Morelia Michoacán, México, 20 de Noviembre del 2019 Abstract—This report was made to describe the elaboration of an H bridge with transistors to control the direction of rotation of a DC motor. This H bridge is based on a simple switch diagram. Keywords—Transistors, motor, control, analog, npn. I. INTRODUCCIÓN El Puente en H es un circuito electrónico que generalmente se utilizar para hacer girar un motor eléctrico DC en ambos sentidos, avance y retroceso. Son ampliamente usados en robótica y como convertidores de potencia. Los puentes H están disponibles como circuitos integrados, pero también pueden construirse a partir de componentes discretos. El término "puente H" proviene de la típica representación gráfica del circuito. Un puente H se construye con 4 interruptores (mecánicos o mediante transistores). Cuando los interruptores S1 y S4 están cerrados y S2 y S3 abiertos se aplica una tensión positiva en el motor, haciéndolo girar en un sentido. Abriendo los interruptores S1 y S4 y cerrando S2 y S3, el voltaje se invierte, permitiendo el giro en sentido inverso del motor. Figura 1. Diagrama de interruptores simples de un puente H. El puente H se usa para invertir el giro de un motor, pero también puede usarse para frenarlo, al hacer un corto entre las bornes del motor, o incluso puede usarse para permitir que el motor frene bajo su propia inercia, cuando desconectamos el motor de la fuente que lo alimenta. En la Tabla 1 se resumen las diferentes acciones. II. DESARROLLO PRÁCTICO A. Objetivo de la práctica. Utilizar los transistores de uso general como interruptores. B. Material 4 transistores CTPN2222A. Tabla 1. Estados del puente H. 2 transistores KSP2907A 2 resistencias de 130 Ohms. 2 resistencias de 470 Ohms. 1 motor de 3V--. 2 push buttorn 1 protoboard C. Actividades III. ANÁLISIS TEÓRICO Primero se investigo un circuito modelo de un puente H en donde se utilizaran transistores de uso general como nterruptores. Después de investigar diversas opciones y comprender sus funcionamientos, llegamos al circuito que se muestra en la Figura 2. Al accionar uno de los push button, uno de los transistores se polariza de manera fija, simulando así un interruptor cerrado. La corriente de base está dada por las fórmula: Tras simularlo en el Software Proteus 8.0, se recurrió a armar el circuito en la protoboard. Se comprobó su funcionamiento y se comprendió. Como tenemos dos transistores para la activacion del motor, consideraremos dos veces el voltaje base- emisor. Sustituyendo los valores que tenemos, de manera teórica, la corriente en la base el primer transistor npn es de I B= 7.14 mA. El circuito funciona de la siguiente manera: Al activar el interruptor push button de la izquierda, el voltaje pasa por la resistencia de 130 Ohms, creando así una corriente que activa el primer transistor CTPN2222A; al ser activado el primer transistor, su colector recibe una corriente por medio del transistor KSP2907A superior de la izquierda, activando así el transistor CTPN2222A inferior de la derecha, haciendo que el motor gire en un sentido. En el caso de activar el interruptor push button de la derecha, sucede lo mismo pero con el KSP2907A superior de la derecha y el CTPN2222A de la izquierda. IB=(Vcc-VBE)/RB La corriente en colector Ic es β veces la corriente de base IB. Al tener una β desconocida (por falta de multimetro que mida la ganancia), se supondrá una ganancia de 5. por lo tanto: Ic= βIB=5*7.14mA= 35.744 mA Esta corriente de colector, es la misma corriente que hay en la base del KSP2907A, la corriente del emisor está dada por: IE=(β+1)IB Sustituyendo los valores, tenemos que IE=214.46 mA. Si consideramos que Ic~=IE,, la corriente IE será la corriente aproximada que llegará al motor. Figura 2. Diagrama realizado. CONCLUSIONES “En esta práctica utilizamos los transistores en una aplicación que nos puede ayudar en el control de motores en la industria, lo cual es muy interesante. Al utilizar los transistores se evita el problema de los elementos mecánicos los cuales son muy propensos a las fallas por fatiga, además la pérdidas son mínimas, creando así un sistema de control muy eficiente. Con esta actividad reforzamos los conocimientos acerca de los transistores y sus posibles aplicaciones.” -Miguel Á. Torres Ramírez. “La teoría fue comprobada, así mismo se aprendió que los transistores pueden ser útiles como interruptores, siendo este el uso más aplicado dentro del control de dispositivos mecatrónicos.” -Alejandro Franco García. REFERENCIAS Se enlistan y enumeran las referencias utilizadas para el desarrollo del reporte de la práctica. [1] Figura 3. Circuito realizado en la protoboard. https://www.ingmecafenix.com/electronica/puente-h-transistores/
