PWM Explicado | Cómo hacer un controlador de velocidad de motores DC
Summary
TLDREl video ofrece una introducción al concepto de PWM (Modulación por Ancho de Pulso), una técnica utilizada para controlar señales digitales y, por ende, la energía enviada a una carga o la información codificada en la señal. Se explica cómo la modulación del tiempo de los pulsos puede cambiar el voltaje promedio en la salida, permitiendo controlar la velocidad de un motor o el brillo de una luz. Además, se menciona que el PWM es más eficiente que el uso de resistencias variables, especialmente en cargas con mayor voltaje. El video también incluye un tutorial paso a paso para crear un circuito que genere señales PWM usando un circuito integrado 555 y un potenciómetro para controlar la velocidad de la carga. Finalmente, se discute la posibilidad de simplificar el circuito usando un Arduino y se anima a los espectadores a apoyar el canal para recibir más contenido similar.
Takeaways
- 📡 La modulación por ancho de pulso (PWM) es una técnica utilizada para controlar señales digitales y ajustar la energía enviada a una carga o codificar información.
- 🔌 Un circuito PWM básico consiste en un botón que, al presionarlo, completa el circuito y permite el flujo de voltaje para encender un LED, y al soltarlo, el circuito se interrumpe y el LED se apaga.
- 📶 Las señales PWM son digitales y tienen una forma cuadrada, con transiciones rápidas entre 0 y 5 voltios, representando estados alto (1) y bajo (0).
- 🕒 El control de la velocidad de un motor o el brillo de una luz se logra variando el tiempo que cada pulso permanece en un estado, lo que altera el voltaje promedio.
- 🔥 Las frecuencias de los pulsos PWM son tan altas que son imperceptibles para el ojo humano, lo que permite su uso en dispositivos como LEDs y motores.
- 🤖 Los componentes electrónicos generan las frecuencias PWM, que serían imposibles de lograr con la rapidez y precisión necesarias por un humano.
- 💡 El uso de una resistencia variable, como un potenciómetro, no es eficiente para controlar la energía ya que se pierde mucha energía en forma de calor.
- 🔋 PWM es un método eficiente de uso de energía, especialmente en sistemas que utilizan baterías.
- 🏎 Las señales PWM para controlar servos deben mantenerse dentro de una ventana de tiempo específica (entre 1000 y 2000 microsegundos) y son interpretadas por un microcontrolador.
- 🛠 Para generar señales PWM, se puede utilizar un circuito integrado 555, junto con un potenciómetro para controlar el tiempo de trabajo de la señal.
- ⚙️ Un transistor se utiliza en el circuito para manejar altos voltajes y corrientes, mientras que el circuito integrado 555 maneja la lógica de la señal PWM.
- 📦 El circuito PWM se puede prototipar en una placa de prototipado y, posteriormente, se puede diseñar y fabricar de manera más profesional mediante JLCP o un servicio similar.
Q & A
¿Qué significa la abreviatura PWM y cómo se relaciona con la electrónica?
-PWM significa 'Modulación por Ancho de Pulso' o 'Pulse Width Modulation' en inglés. Es una técnica utilizada en electrónica para controlar la cantidad de energía enviada a un dispositivo a través de una señal digital que varía el ancho de los pulsos de voltaje.
¿Cómo funciona una señal PWM para controlar la velocidad de un motor?
-Una señal PWM controla la velocidad de un motor al variar el tiempo que el motor recibe un voltaje específico. Esto se hace generando pulsos de alta frecuencia y cambiando la proporción de tiempo que el motor está en funcionamiento (tiempo de pulso), lo que afecta el voltaje promedio y, por lo tanto, la velocidad.
¿Por qué es más eficiente usar PWM para controlar la energía en lugar de una resistencia variable?
-Usar PWM es más eficiente que una resistencia variable porque en la resistencia se pierde mucha energía en forma de calor al pasar corriente. PWM, por otro lado, permite controlar la energía de manera más precisa y con menor pérdida, lo que es especialmente útil en cargas que requieren más poder, como motores.
¿Cómo se puede generar una señal PWM para controlar un motor?
-Una señal PWM para controlar un motor se puede generar usando un circuito integrado como el 555, junto con otros componentes electrónicos. Se puede ajustar el tiempo de trabajo de la señal a través de un potenciómetro, lo que permite controlar la velocidad o el brillo de la carga.
¿Qué es un circuito integrado y cuál es su propósito en el contexto de la señal PWM?
-Un circuito integrado es un circuito electrónico pequeño fabricado en una sola pieza de semiconductor, que puede contener miles de componentes. En el contexto de la señal PWM, el circuito integrado 555 se utiliza para generar la señal de control que activa un transistor, el cual a su vez controla la carga, como un motor.
¿Cómo se puede mejorar la apariencia y la estabilidad de un circuito PWM creado en una placa de prototipado?
-Para mejorar la apariencia y la estabilidad de un circuito PWM, se puede diseñar el circuito utilizando software gratuito y enviar el diseño a una empresa especializada en la fabricación de circuitos impresos (PCB). Esto permite obtener una placa de alta calidad que es más estética y confiable.
¿Cómo se puede simplificar el control de una carga con PWM utilizando un Arduino?
-Con un Arduino, se puede simplificar el control de una carga con PWM subiendo un sketch (programa) llamado 'ana' locking outfield, que ya está incluido en los ejemplos de Arduino. Este programa permite controlar el brillo de una luz LED o, usando el modo FET, cargas que requieren más poder.
¿Qué es un transistor y cuál es su función en un circuito PWM?
-Un transistor es un componente electrónico semiconductor que amplifica o conmuta electronicamente una corriente o un voltaje. En un circuito PWM, el transistor se utiliza para manejar altas corrientes y voltajes, ya que el circuito integrado 555 tiene una corriente de salida limitada.
¿Cómo se puede utilizar la señal PWM en un proyecto de radiocontrol, como un coche o un carro?
-La señal PWM puede ser utilizada en un proyecto de radiocontrol para controlar la velocidad y la dirección de los motores del coche o del carro. Se requiere un microcontrolador que interprete la señal PWM y la utilice para indicar a los servos o motores la posición o velocidad deseada.
¿Por qué la señal PWM es ideal para aplicaciones que requieren control de energía preciso?
-La señal PWM es ideal para aplicaciones que requieren control de energía preciso porque permite una regulación detallada del voltaje promedio en la salida, lo que se logra variando el tiempo de duración de los pulsos. Esto resulta en un control preciso y eficiente de la energía entregada a la carga.
¿Cómo afecta el ancho de los pulsos en una señal PWM a la energía promedio enviada a una carga?
-El ancho de los pulsos en una señal PWM直接影响 la energía promedio enviada a una carga. Un pulso más ancho significa que la carga recibe energía durante un período más prolongado, lo que resulta en un voltaje promedio más alto. Recíprocamente, un pulso más corto reduce el voltaje promedio.
¿Cuál es la ventaja de usar una placa de circuito impreso (PCB) en lugar de una placa de prototipado?
-La ventaja de usar una placa de circuito impreso (PCB) en lugar de una placa de prototipado es que ofrece una mayor estabilidad, facilidad de mantenimiento, y una apariencia más profesional. Además, las PCBs son más eficientes para la producción en masa y ofrecen un mejor rendimiento a largo plazo.
Outlines
🔋 Introducción a la Modulación por Ancho de Pulso (PWM)
Este primer párrafo introduce el concepto de PWM, que es la modulación por ancho de pulso, y su importancia en la electrónica, especialmente en aplicaciones que involucran aviones de radiocontrol o drones. Se describe cómo funciona un circuito básico de PWM, usando un botón para controlar un LED y un osciloscopio para visualizar la señal. LaPWM permite controlar la energía enviada a una carga o codificar información digital, variando el tiempo que un pulso permanece en un estado alto o bajo. Además, se menciona cómo la PWM se puede usar para controlar la velocidad de un motor o el brillo de una luz, a través de la variación del voltaje promedio en la salida.
🛠️ Construcción de un Circuito PWM con el Integrado 555
El segundo párrafo se enfoca en la construcción práctica de un circuito PWM usando el circuito integrado 555 y un potenciómetro para controlar la señal. Se explica que este circuito puede generar señales PWM para controlar la velocidad de un motor o el brillo de una luz. También se discute la ventaja del uso de la PWM en comparación con un potenciómetro variable, ya que la resistencia variable no es eficiente y produce pérdidas de energía. Además, se menciona el uso de la señal PWM para controlar servos y cómo se interpreta esta señal por un microcontrolador. Finalmente, se ofrece información sobre cómo se puede simplificar el circuito usando un Arduino y se comparte un enlace para diseñar y fabricar el circuito profesionalmente.
Mindmap
Keywords
💡PWM
💡Señal Digital
💡Carga
💡Frecuencia
💡Potenciometro
💡Transistor
💡Circuito Integrado 555
💡Arduino
💡JLCPCB
💡
💡Eficiencia Energética
💡Motor de Corriente Continua
Highlights
PWM, o modulación por ancho de pulso, es una forma de controlar señales digitales para variar la energía enviada a una carga o codificar información.
El circuito PW1100g es muy simple y permite entender cómo funcionan las señales PWM.
Las señales digitales PWM tienen una forma cuadrada y solo dos estados: bajo (0 voltios) y alto (5 voltios).
El voltaje promedio en la salida se puede controlar variando el tiempo de cada pulso.
La frecuencia de las pulsaciones es tan alta que es difícil notar su interferencia en cualquier carga.
Las frecuencias generadas a través de componentes electrónicos son más precisas y rápidas que lo que un humano podría lograr.
El uso de una resistencia variable no es eficiente, ya que mucha energía se pierde en forma de calor.
El uso de PWM es una forma eficiente de usar energía, especialmente en sistemas que usan baterías.
La señal PWM para controlar servos debe contenerse dentro de una ventana de tiempo entre 1000 y 2000 microsegundos.
Un microcontrolador interpreta la señal PWM para indicar la posición que debe tomar un servo.
Para controlar un motor de corriente continua, se puede usar el tipo de señal PWM que controla el brillo de una luz.
El circuito integrado 555 es popular y económico para generar señales PWM.
Un potenciómetro se utiliza para controlar el tiempo de trabajo de la señal y variar la aceleración de la carga.
Un transistor se utiliza para controlar altos voltajes y corrientes, mientras que el circuito 555 maneja la señal de salida.
Los errores comunes durante la construcción de circuitos en placas de prototipado pueden ser superados con práctica.
El diseño de circuitos se puede hacer desde cero utilizando software gratuito y enviar a fabricación con servicios como JLCPCB.
El proceso de producción de un diseño en placas de circuito es rápido, a menudo solo toma 24 horas.
Arduino puede simplificar el control de brillo de una luz LED o cargas más potentes utilizando un sketch llamado 'ana locking outfield'.
Se pueden utilizar señales PWM en aplicaciones prácticas, como controlar los motores de un coche o carro a radiocontrol.
El contenido del canal es el resultado de mucho tiempo y trabajo, y cualquier apoyo, ya sea de like, suscripción o monetario, es bienvenido.
Transcripts
si te gusta la electrónica o te dedicas
a un hobby que la incorpora de forma
indirecta como ocurre con los aviones a
radiocontrol o drones entonces a menudo
habrás escuchado el término p w m cuando
termines de ver este vídeo comprenderás
que es p w m y para qué sirve
[Música]
wb m el término en inglés pulse with
modulación o modulación por ancho de
pulso es una forma bastante simple e
inteligente de controlar señales
digitales que nos sirve para variar la
energía que se le envía a una carga o
para codificar información dentro de
esta señal la señal digital pw1100g de
este yo diría que es el circuito más
simple del mundo y lo voy a usar para
explicar cómo funcionan las señales p w
m cuando presiona el botón el circuito
se completa y el voltaje que en este
caso son 5 voltios fluye por el circuito
para encender el led si suelto el botón
el circuito se interrumpe y ahora el led
está apagado vamos a demostrar
gráficamente lo que está ocurriendo con
la señal en un osciloscopio y esto es lo
que ocurre con la señal cuando presionó
y suelto el botón
esto es una señal digital observa como
tiene una forma cuadrada porque el
voltaje aumenta inmediatamente de 0 a 5
voltios y viceversa y esto es lo
principal que debes entender la señal
sólo tiene dos estados es por eso que se
pueden representar datos binarios con
esta señal 0 y 1 o bajo y alto cuando
nuestra señal alcanza los 5 voltios
podemos decir que está en estado alto o
representa un 1 en el código binario y
cuando está en 0 voltios está en bajo o
0 en el código binario pero eso es en el
caso de representar datos digitales por
ahora nos interesa es controlar la
velocidad de un motor o el brillo de una
luz
normalmente estos pulsos se generan a
alta frecuencia y al variar el tiempo de
cada pulso se puede controlar el voltaje
promedio en la salida por ejemplo si
tenemos un pulso de 10 voltios que este
50% del tiempo bajo y el otro 50% alto
entonces el voltaje promedio es 5
voltios la mitad del voltaje y así
podemos cambiar el de voltaje promedio
en la salida solo cambiando el tiempo de
las pulsaciones esto sirve para
controlar la velocidad
un motor por ejemplo o el brillo de un
led o cualquier carga las pulsaciones
ocurren con una frecuencia tan alta que
es difícil notar su interferencia en
cualquier carga por ejemplo en un led
cuando se enciende y se apaga
rápidamente nuestro ojo no es capaz de
percibir estas frecuencias lo mismo
ocurre con un motor incluso se puede
escuchar un sonido de esta frecuencia
[Música]
[Música]
estas frecuencias son generadas a través
de componentes electrónicos ya que sería
imposible que un humano logre esa
rapidez y precisión presionando un botón
y si te preguntas por qué no usar una
resistencia variable para controlar la
energía que se le envía a una carga algo
así como un potenciómetro que resista
bastante poder pues porque usar una
resistencia no es la forma más eficiente
de controlar la energía mucha de la
energía se pierde en forma de calor al
pasar por la resistencia y al tratarse
de cargas con mayor voltaje como motores
es simplemente inútil ya que las
pérdidas de energía son importantes el
uso de pvm es la forma más eficiente del
uso de la energía ahorrando bastante más
que otros métodos muy importantes si tu
sistema usa baterías la señal p w m que
se usa para controlar servos es un poco
diferente esta señal debe contenerse
dentro de una ventana de tiempo de entre
1000 y 2000 microsegundos esta señal es
luego interpretada por un
microcontrolador para indicar a un servo
cuál debe ser su posición pero esto sólo
contiene información que se usa para
controlar la posición de un servo o la
hace
de un variador de velocidad pero como
dije es solo información no sirve para
manejar un motor directamente para
controlar un motor de corriente continua
si podemos usar el tipo de señal p w m
que mostré anteriormente ahora vamos a
hacer un circuito que pueda generar ese
tipo de señal y para ello usaremos el
popular y económico circuito integrado
555 también vamos a usar otros
componentes baratos incluyendo un
potenciómetro que nos permitirá
controlar el tiempo de trabajo de la
señal y así variar la aceleración de la
carga en este caso un motor podrás
encontrar el esquema para crear este
circuito en la descripción del vídeo
vamos a hacer el prototipo de este
circuito en la proto port primero
[Música]
observa que estoy usando un transistor
para poder controlar altos voltajes y
corriente ya que nuestro circuito
integrado 555 solo puede canalizar unos
cuantos miliamperios pero no lo
suficiente para hacer andar un motor o
una luz de alta intensidad es por eso
que sólo usamos la señal de salida para
activar el transistor y a su vez este
hace el trabajo pesado electrónica
básica dicho esto continuamos con el
tema principal como vemos nuestro
circuito funciona bastante bien ahora
vamos a hacerlo de forma permanente en
una placa psb de prototipado
i
2
[Música]
y listo ya tenemos un circuito
permanente que funciona durante la
construcción de este circuito tuve
algunos errores ya que es un poco
confuso a veces hacer las conexiones en
este tipo de placas pero al final lo he
logrado en la entrada he colocado dos
tipos de conectores uno para baterías y
el otro para adaptadores de corriente
funciona bastante bien pero no es nada
estético si queremos hacer algo que
luzca profesional es mejor mandarlo a
hacer con jlcp sb así que me dirijo a
hice a un software gratuito que se
utiliza para diseñar circuitos y he
diseñado el circuito desde cero en la
descripción del vídeo podrás encontrar
el link a este proyecto jlcp sb es el
patrocinador de este vídeo con ellos
puedes mandar a hacer hasta 10 placas
por solamente dos dólares más envío si
es primera vez que ordenas con ellos vas
a tener un descuento en el envío la
producción de tu diseño solamente tarda
24 horas todos los enlaces en la
descripción del vídeo así que procedo a
ordenar cinco de estas placas no
necesito 10 pero estás
al mismo precio dos dólares y luego de
un par de días recibo mi paquete con las
placas esta es la versión 1.0 pero he
mejorado algunos pequeños errores
durante la producción de este vídeo y
ahora va por la versión 1.1 es el mismo
enlace que está en la descripción del
vídeo y desde allí puedes mandar a hacer
una copia de esta placa en su versión
más reciente
ahora es momento de comenzar a soldar
todos los componentes la lista también
está en la descripción
[Música]
soltar todos los componentes en esta
placa la verdad es bastante fácil y
además son solamente unos pocos
componentes
hecho esto este es el resultado final
y funciona perfectamente
[Música]
2
[Música]
y aquí tienes la comparación de las dos
placas la que hice a mano y la que
diseña y mandé a fabricar en jota del
sps
no podemos culminar este vídeo sin antes
mencionar a arduino si tienes un arduino
puede simplificar todo este circuito con
solamente subir un sketch que ya está
incluido en los ejemplos el llamado ana
locking outfield solamente vas a
necesitar un potenciómetro y un
transistor mosfet este programa está
diseñado principalmente para controlar
el brillo de una luz led pero con el uso
del modo fet podemos controlar cargas
que requieren más poder en un próximo
vídeo podremos ver cómo usar estas
señales p w m de un arduino o del
circuito que acabamos de hacer en una
aplicación funcional como por ejemplo en
los motores de un pequeño coche o carro
que podemos manejar a radiocontrol y
bien chicos este vídeo me ha tomado unas
dos semanas aproximadamente unas 36
horas de trabajo para culminarlo todos
los proyectos que hago para este canal
toman bastante tiempo y trabajo así que
agradecería mucho el apoyo ya sea
dejando un like suscribiéndote al canal
o compartiendo este vídeo si me dedicara
a tiempo completo en este canal pudiera
hacer muchísimo más contenido así que
cualquier apoyo monetario también es
bienvenido para ello puedes comprarlos
oficiales de joy planes que incluyen
camisetas suéteres tazas entre otras
cosas si no los ves disponibles en la
barra de abajo vas a encontrar un enlace
en la descripción del vídeo y la última
opción es convertirte en miembro oficial
del canal con esta opción tienes acceso
a otras cámaras y contenido especial por
ahora espero que te haya gustado este
vídeo y nos vemos en un próximo proyecto
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