SGCG

…esto no es un subtítulo…

Ir a: contenido categorías calendario archivo suscripción

Volver arriba

Motorcito de bajo régimen para un adorno festivo

2014-03-09

Motor destruido.
Motor destruido.

Hace unos meses, preparé un recambio para un autómata motorizado que servía de adorno navideño. El motor original, que llevaba una buena reductora, se encontraba permanentemente fuera de servicio. Los datos disponibles eran los siguientes:

Con esta información en la mano, tocaba preparar una sustitución sencilla y no muy costosa. Conseguí un diminuto micromotor con una buena reductora 1000:1 que a 6 V todavía giraba un poco rápido, pero que parecía prometedor.

Micromotor

El micromotor con reductora tenía estos datos:

Tensión nominal
6 V.
Régimen libre
14 revoluciones por minuto.
Corriente en régimen libre
40 mA.
Corriente en bloqueo
360 mA.

Un motorcito de corriente continua se comporta como una resistencia en serie con una caída de tensión proporcional al régimen de giro. Del bloqueo se deduce que la resistencia interna del motor es de 6 V ⁄ 360 mA ≈ 17 Ω. La caída de tensión en régimen libre es de 40 mA, así que la caída de tensión debida a la resistencia interna es de 40 mA ⋅ 17 Ω ≈ 680 mV. El resto de la caída de tensión, 6 V − 0,68 V ≈ 5,3 V, es la parte que es directamente proporcional al régimen de giro. Si quisiéramos pasar de 14 revoluciones por minuto a la mitad, revoluciones por minuto, la caída de tensión sería también la mitad: 2,7 V. Si el par resistente interno no varía, en régimen libre seguimos consumiendo 40 mA, con lo que la resistencia interna sigue comiéndose 0,68 V y la tensión con la que habría que alimentar el motor se quedaría en 3,3 V.

Régimen de giro frente a tensión de alimentación.
Régimen de giro frente a tensión de alimentación.

Como el régimen de giro objetivo no era algo seguro, decidí poner hacer la tensión de alimentación ajustable.

Alimentación del motor

La alimentación del motor era algo fácil. La corriente máxima a 6 V sería 360 mA y no esperaba llegar a tanto, así que lo más sencillo sería usar un transistor NPN en modo seguidor de emisor.

Seguidor de emisor.
Seguidor de emisor para fijar la tensión de alimentación del motor, que irá conectado entre el terminal del emisor a tensión Vb − Vbe cuando la tensión de la base es Vb. Vbe ≈ 0,7 V.

Con varios BC337 en inventario capaces de suministrar 800 mA y disipar 650 mW, el asunto estaba resuelto. La siguiente gráfica muestra los resultados una estimación de la potencia disipada en el transistor.

Potencia disipada por el transistor en bloqueo.
Potencia disipada por el transistor en bloqueo con el colector a 5 V.

Alimenté la base del transistor con un potenciómetro de 10 kΩ a modo de divisor de tensión. El emisor del transistor estaba conectado al motor y aproximaba la tensión de la base menos una caída de diodo (unos 0,7 V). A falta de medir los petardazos inductivos del motor, puse un diodo rectificador 1N4007 de los que tenía a patadas a modo de protección, pues mucho daño no haría y quizá podría salvar el transistor de comportamientos antisociales del motor. También puse un resistor de 4,3 kΩ en paralelo con el motor para mantener el transistor en conducción con el motor retirado y poder hacer medidas cómodamente.

Un seguidor de emisor funciona bien cuando mueve una carga de impedancia más o menos elevada: el producto de la β (más o menos 100) del transistor y la impedancia de la carga del emisor ha de ser grande comparada con la impedancia de la alimentación de la base. La impedancia de 17 Ω del motor en bloqueo, baja hasta el punto de hacer perder rigidez al seguidor de emisor, no era muy preocupante, no obstante: el control demostró ser adecuado. De no haber sido así, habría bastado con escoger un potenciómetro de menos resistencia.

Ahora quedaba la etapa de alimentación del conjunto.

Alimentación del circuito

Se suponía que la entrada original venía de un transformador rectificado a 12 V. Me interesaba dejar la etapa del transistor y el motor a algo más bajo: 5 V. Con esto, la tensión en el emisor del transistor, la de alimentación del motor, sería de 4,3 V (los 5 V menos la caída de diodo de la base al emisor). El régimen de giro libre correspondiente sería de unas 11 revoluciones por minuto o una vuelta cada poco más de 5 s, un buen régimen máximo.

Usé un regulador lineal L7805 para suministrar los 5 V. Este regulador puede suministrar cómodamente más de 1 A cuando se le alimenta a 12 V y es más o menos indestructible. Puse unos condensadores de filtro a la entrada y a la salida, pero la utilidad del de salida era especialmente dudosa.

Como la polaridad de la alimentación era una incógnita, coloqué un puente rectificador hecho con cuatro diodos 1N4007 corriente arriba del regulador lineal.

Esquema del circuito

Esquema del circuito.

Aquí está el esquema del circuito en varios formatos.

Acoplamiento

El motor tenía que mover el árbol del autómata. Preparé un acoplamiento de ABS con la intención de reflejar las dimensiones de la figura siguiente.

Dimensiones del acoplamiento.
Dimensiones del acoplamiento (en milímetros).

Entre el mecanizado a mano alzada y que hubo que ampliar la ranura de 4 mm hasta unos 8 mm, el plano quedó como una obra de ficción.

Resultado final

La sustitución funcionó con éxito. El único defecto fue que la reductora emitía un zumbido tenue como el aleteo de un mosquito.

Circuito, motor y acoplamiento.
Circuito, motor y acoplamiento.


Categorías: DIY, Electricidad

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2014/03/09/motorcito-de-bajo-regimen-para-un-adorno-festivo/