Control de velocidad del motor de CC al tener direcciones de cambio de relé

Primero haga un controlador de velocidad PWM unidireccional, como este: -

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

M1 es un FET de 'nivel lógico' clasificado para encenderse completamente con 5 V en la puerta y manejar fácilmente el voltaje y la corriente aplicados. R1 mantiene M1 apagado si la salida PWM de Arduino está flotando o desconectada. Lm y Rm representan la inductancia interna y la resistencia del motor.

D1 es un diodo Schottky de conmutación rápida que evita los picos de alto voltaje (causados por la energía magnética almacenada en la inductancia del motor) que de otro modo destruirían el FET. También mejora la eficiencia al recircular la corriente a través del motor mientras el campo magnético está colapsando.

Para cambiar de dirección, solo tienes que invertir los cables del motor como hiciste antes. Los contactos de relé deben estar conectados entre el controlador de velocidad y el motor, de esta manera: -

^{simular este circuito}

El motor avanza cuando se opera un relé, y retrocede cuando se opera el otro relé. Cuando se liberan ambos relés, el motor tiene un cortocircuito, por lo que se detendrá rápidamente y resistirá la rotación mecánica.

Antes de cambiar de dirección, debe detener el motor bajando lentamente el PWM a cero y luego soltando ambos relés. De lo contrario, consumirá una corriente muy alta a medida que se invierte, ya que mientras sigue girando en la dirección original, genera un voltaje que se agrega al voltaje aplicado.

No puedes controlar la velocidad directamente con los relés, porque son mecánicos y no puedes cambiarlos a alta velocidad. Casi tiene dos soluciones: use un puente H o use los relés para cambiar de dirección y un solo transistor para controlar la velocidad.

Hay puentes en H que controlan un motor de 24V, 5A. Por lo general, no puedes encontrarlos en una tienda local. Si los componentes de la tienda local son un requisito, tiene la opción de construir su propio puente H con componentes discretos. La parte más dura generalmente será la parte alta, ya que su Arduino tiene una potencia máxima de 0-5 V y su motor es de 24 V, y los P-MOSFET son más difíciles de encontrar en amplificadores más grandes, pero generalmente puede hacerlo con optoacopladores. Por cierto, normalmente quiere aislar con optoacopladores de todos modos. También recuerde calcular adecuadamente los requisitos de conducción, ya que el Arduino puede no manejar las capacidades de corriente de la compuerta. El circuito que se encuentra más abajo en este hilo parece un buen punto de partida.

Ya que tiene los conmutadores de relé funcionando, puede ser más fácil optar por la segunda opción. Para eso, la forma más sencilla es usar un MOSFET de canal N entre los relés "tierra" y la tierra real. No te olvides de calcular correctamente los requisitos de conducción también. Dado que no proporcionó esquemas reales, es difícil dar un mejor consejo, pero el esquema de esta página se ve bien (reproducido para completar):

Puedes cambiar el relé DPDT para lo que ya tienes, y el TIP120 para un MOSFET más poderoso.

La unidad PWM de mosfet y los relés no deberían ser un problema si

• su motor cambia su dirección cuando cambia la polaridad; solo existe una dirección de motores que no tienen imanes permanentes, sino una bobina magnetizante.
• ha pensado cuidadosamente qué sucede si cambia la dirección a toda velocidad
• ha agregado algunos supresores de chispa para hacer que sus relés vivan más tiempo. Un motor de este tipo tiene una gran inductancia parásita que causa chispas al abrir los interruptores de relé. Ver el addendum:
• sabe que un motor puede tomar muchas veces más corriente cuando se arranca en comparación con un funcionamiento constante.

Adenda para supresión de chispa:

Si uno quita un cable de alimentación de CC de un motor en marcha, se ve una chispa. Esto es común para partes altamente inductivas como relés, motores, imanes eléctricos, etc. La chispa es causada por la inducción. En las bobinas que están conectadas a un voltaje de CC, esto significa que la corriente de la bobina nunca comienza o se detiene en el tiempo cero, sino que ocurre solo gradualmente. Cuando se retira un cable de alimentación de CC, la corriente continúa y se degrada gradualmente hasta que toda la energía magnética se disipa. . La corriente elige el camino que se rompe más fácilmente. Muchas veces es el aire y eso lo vemos como una chispa.

Suprimir la chispa dando una manera más fácil para esa punta inductiva. Tome dos diodos zener de más de 12 V, digamos 15 V cada uno. Conecta series, pero direcciones opuestas. Conecte este supresor zener dual en paralelo con su motor. No corta el suministro de 12 V porque se necesita 15 V para cualquier corriente. Pero su relé no recibe tratamiento de soldadura cuando el contacto se abre porque la corriente de punta inductiva se desperdicia en un diodo Zener.

Nota complementaria aceptada:

El limitador de corriente inductivo también se puede usar. Cuando el motor en funcionamiento recibe de repente un voltaje inverso, la corriente de suministro aumentará. Un inductor en la fuente de energía limitará el pico de corriente momentáneo y esto será menos abusivo para la fuente de energía.