Repblica de HondurasInstituto Nacional de Formacin Profesional

Automatizacin, INFOP-JICA

Curso de componentes pasivos.

Nombredelproyecto:Diseo,puenteH.

Instructor:MaestroManfredoLopez.

Alumno:HctorGuerra.

TegucigalpaM.D.C. Lunes27demayo,2013.

1.0 Introduccin.En el presente informe describe la construccin de un puente H a nivel electrnico con el uso de transistores con el fin de poder controlar el sentido de giro de un motor dc, los componentes requeridos en su totalidad son obtenidos a partir de chatarra de aparatos electrnicos en mal estado. El mencionado circuito ser testeado con la plataforma de desarrolloarduino,lacualpuedesersustituidoconcualquierotrocircuitodecontrol.

2.0 Antecedente.El puente H es de importancia en el rea de la ingeniera ya que su aplicacin (trenes, ascensores, robtica) es de suma importancia. Los aparatos y mquinas requieren controlar el sentido de giro de motores, incluso frenarlos de manera brusca, el puente H solventaestetipodedificultadesjuntoconelmotorDC.

3.0 Objetivos generales. Aplicar los conocimientos tcnicos y tericos adquiridos en el mdulo de

componentes pasivos y crditos universitarios con la idea de realizar un modelo electrnicomatemtico que permita el diseo de un puente H segn las necesidadesrequeridas.

Permitir que el circuito electrnico realice un cambio de giro de un motor y a la vez que posea el atributo de realizar un freno rpido segn las entradas lgicas del circuitoenH.

Realizarelproyectoapartirdecomponentesobtenidosdeaparatoselectronicosdaados,siempreycuandoseafactible.

4.0 Objetivos especficos. Basarelanlisistericoencaractersticastcnicasdeloscomponentesapartirde

grficosymodelosmatemticos. Advertirlosvaloresdeoperacindeloscomponentesenbaseadatostericosy

experimentales. Sintetizardiversascaractersticasdeloscomponentesenbasealdispositivode

caractersticasmedias. Identificarloscomponentesdaadosadquiridosenchatarrasisedieraelcaso.

5.0 Objetivo terminal. PermitirqueelpuenteHhagaposibleelcambiodegirodeunmotorconlarealizacinde

clculosmatemticosquepermitaunfuncionamientoptimodelcircuitoascomodesuscomponentes.

6.0 Descripcin del proyecto.El puente H con la configuracin de 6 transistores permite un cambio de polaridad en la terminales de un motor dc ya que dichos transistores se comportan como interruptores. Para que dicho cambio de polaridad sea realizado es necesario contar con una etapa que indique al puente dicho cambio de polaridad, se utiliza arduino. Por otra parte, como sistemadeproteccinseagregancuatrodiodos.

7.0 Marco terico.

Figura1.0:PuenteH.

Un Puente H o Puente en H (ver figura 1.0) es un circuito electrnico que permite a un motor elctrico DC girar en ambos sentidos, avance y retroceso. Son ampliamente usados en robtica y como convertidores de potencia. Los puentes H estn disponibles como

circuitosintegrados,perotambinpuedenconstruirseapartirdecomponentesdiscretos.

Como hemos dicho el puente H se usa para invertir el giro de un motor, pero tambin puede usarse para frenarlo (de manera brusca), al hacer un corto entre las bornas 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 el siguiente cuadro se resumenlasdiferentesacciones.

8.0 Diagramas, grficos, conceptos y ecuaciones del circuito.

Figura2.0:DiagramapuenteHatransistores.

A partir del circuito de la figura 2.0 es necesario determinar los valores de las resistencias,vccydatostcnicosdelostransistores.

Lo primero es determinar las caractersticas de los transistores, como todos los transistores fueron obtenidos de chatarra se cuentan con diferentes tipos, pero ya que todos son de baja potencia (aprox 400mW) tienen caractersticas similares, por ello se analizaytomacomobasealtransistorc1815(npn).En la figura 3, se muestra las caractersticas colector emisor del transistor c1815 en saturacin,yaqueelcomponentetrabajacomointerruptorenestaconfiguracinH.

Figura3.0:GrficoVcesatvsIc(mA).

En la figura 3 se aprecia la curva de saturacin del transistor, se nota que la corriente mxima del colector es = IcQ3

= 100 mA y = 0.1v, ese es elIbQ1 V ceQ3 punto de partida para determinar los valoresdelasresistencias.

8.1 Analisis teorico.

Apartirdelafigura2,sedeterminanlasecuaciones:

Clculo R2.

Vcc+ + + + =0V ebQ1 V R2 V ce Q3 V beQ1

Vcc+ + + + =0V ebQ1 R2IbQ1 V ce Q3 V beQ1

R2 = IbQ1VccVeb Vce VbeQ1 Q3 Q1

R2 = IbQ1Vcc1.5v

Vcc R2 PR2( )R I2

12v 105ohm 1.05w

5v 35ohm 0.35wTabla1.0:R2yPR2apartirdeVcc.

Ya que las resistencias a utilizar son de un cuarto de watt, se elige Vcc = 5v, es decir35ohm.

Clculo R3.

Va+ + =0R3IbQ3 V beQ3 + V beQ4

= ,donde =10(apartirdelgrfico)IcQ3IbQ3

5v+ + =0R310.0IcQ3 .4v1

R3 = 100mA(5v1.4v) 10*

R3=360ohm.

R2 y R3.

A partir de los clculos anteriores se cuenta con un valor terico de 35 ohm y 360 ohm, respectivamenteyporsimetraR1yR4sondelmismovalor.

Enlopractica,despusdeunabsqueda,lomsfactiblequeseencontrfue:

R2=100ohm.R3=330ohm.En vista de que los valores de las resistencia no son exactamente lo calculado, se determina un nuevoanlisistericoquepermitaconocerlosvaloresdelascorrientesyganancia.

Ib Q1 = R2Vcc1.5v

IbQ1 = 1005v1.5

IcQ3 = 35mAIbQ1 =

y (gananciadecorriente)

= IcQ3IbQ3

3.21 = 35mA10.9mA =

Para IbQ3

R3 = IbQ3(5v1.4v)

IbQ3 = 3303.6v

0.9mAIbQ3 = 1

Y el valor de , corriente que pasa por IcQ1 elmotor.

Zmotor=60ohm(aprox)

v ec 60Ic V ec 0 5 + V Q1 + Q1 + Q4 =

c I Q1 = 405v0.2v

, 120mA IcQ1 = 3.42 2 = 35120 =

y por tanto la ganancia total de corriente es

11.00 2 = Tabla2.0:datostericos,reevaluados.

9.0 Analisis teorico vs practico.

Analisis teorico.

Resistencia.(ohm) Voltaje.(V) corriente.(mA) Potencia.PR( )R I2mW

R2=100 3.50 Ic 35.00 IbQ1 = Q3 = 122.5

R3=330 3.59 0.90 IbQ3 = 1 39.2

MotorDc. 120.00 IcQ1 = 600

Tabla3.0:Resumenanalisisteorico.

=3.21

=3.42 2

11.002=

Anlisis experimental.

Resistencia.(ohm) Voltaje.(V) corriente.(mA) Potencia.PR( )R I2mW

R2=100.1 2.80 Ic 28.60 IbQ1 = Q3 = 81.87

R3=327 2.60 .20 IbQ3 = 8 21.98

MotorDc. 4.90 130.00 IcQ1 = 637.00

Tabla4.0:Resumenanlisisexperimental.

=3.48

=4.54 2

15.812=

11.0 Proteccin.Alagregarelsistemadeproteccin,lacorrientedesalidaodeentradadelmotornoseviodisminuidadramticamente.

135.00mA IcQ1 =

Figura4.0:Proteccincorrientesinversas.

12.0 Conclusiones. Los datos tericos son de mucha ayuda para el diseo del circuito ya que permiten

relacionarestimadosdevaloresparaelcorrectofuncionamientodelcircuito. Laregulacindecorrientesellevaacaboporlasresistenciasdelcircuito. Ya que el circuito es simtrico slo fue necesario calcular los datos de un lado del

circuito. Los valores reales de las resistencias no necesariamente deben ser los obtenidos

tericamente Es necesario estimar la potencia de los componentes para no quitarles vida til,

inclusodestruirlos. Losdiodosdeproteccinnoafectanenmuchoalacorrientedeentradaalmotor.