En muchas aplicaciones en las que se utilizan motores DC es necesario que estos giren en ambos sentidos, para ello se emplean los puentes-H.

Un puente H muy popular es el L298, he aquí su descripción tomada textualmente de  la hoja de datos:

«Es un driver de puente completo dual que acepta niveles lógicos TTL estándar y maneja cargas inductivas como relés, solenoides motores DC y de paso. Tiene dos entradas de activación (enable) para activar o desactivar los dispositivos independientemente de las señales de entrada. Los emisores de los transistores bajos de cada puente están conectados juntos y el correspondiente terminal externo puede ser usado para la conexión de una resistencia externa de medición.  Se ha provisto de una entrada adicional para la fuente así que la lógica funciona a menor voltaje.¨

Esquema interno del L298:

Prestaremos especial atención al manejo de motores DC con escobillas:

• Los diodos D1 a D4 sirven para proteger el integrado de las corrientes de retorno que pudieran generarse en la bobina del motor, durante el apagado y encendido. Se deben usar diodos rápidos con tiempo de respuesta inferior a los 200ns.
• Las entradas C y D sirven para cambiar el sentido de gíro: si C es un ¨1¨ lógico y D un ¨0¨ lógico el motor gira en un sentido, si ocurre lo contrario gira en el otro. Si C y D son ¨0¨ el motor queda libre. Si C=D es motor se detendrá rápidamente.
• La entrada enable ¨Ven¨ activa o desactiva todo lo demás.

Puente dual

Como el l298 es dual bien podemos manejar 2 motores distintos sin sobrepasar la corriente máxima de 2 amperios para cada puente o bien podemos conectar ambos puentes-H en paralelo y obtener un solo puente-H en teoría con el doble de capacidad de corriente, la conexión en paralelo se realiza como se muestra en la gráfica de la derecha.

Resistencia sensora

La resistencia sensora es una que está en serie a la bobina  de armadura del motor con el fin de medir la corriente que pasa a través de este.  Esto puede ser muy útil:  se puede implementar una lógica por hardware ó software que proteja al motor en caso que se supere la corriente máxima nominal estipulada por el fabricante del motor (usando comparadores, y/o los convertidores A/D en el caso de un microcontrolador). Recordemos que en un motor DC el torque es proporcional a la corriente de armadura, esto puede ser muy interesante desde el punto de vista de control.

El valor de la resistencia sensora depende  de su motor, de las corrientes que maneja,y lo que usted necesite.  Recuerde que en realidad medirá tensión sobre la resistencia sensora y no la corriente directamente, por lo tanto el ruido y las tensiones máximas de trabajo son un factor a tener en cuenta.

Utilizando PWM

Ya podemos invertir el sentido de giro de nuestro motor, ahora dependiendo de la aplicación si queremos modificar la velocidad podemos utilizar  una técnica muy popular e interesante: la modulación por ancho de pulso o PWM. Esta consiste fundamentalmente en variar el duty cycle o ciclo de trabajo de una onda cuadrada de periodo constante, al hacer esto varia proporcionalmente la tensión promedio de la señal.

En el caso especifico del puente H L298, utilizando la configuración en paralelo (gráfica de arriba) basta enviar una señal de PWM en el terminal IN1 y un cero lógico en IN2 para arrancar el motor. Si el ciclo de trabajo es 0%  el motor estará completamente detenido (a menos que alguna fuerza externa actúe sobre el). Si el ciclo de trabajo es de 100% el motor gira a su velocidad máxima. Si se coloca entonces el ciclo de trabajo en 50% el motor gira a un 50% de su velocidad máxima. Recordemos que previamente se debe seleccionar la Vss con que alimentaremos el puente H, esta Vss depende de las características del motor. Para cambiar el sentido de giro, se envía la señal de PWM a través del pin IN2 y se coloca un cero lógico en el pin IN1.

Existe gran cantidad de formas de generar una señal de PWM. Abundan los circuitos analógicos y digitales pero la forma moderna, más versátil y económica es sin duda utilizar microcontroladores. La idea fundamental es que la velocidad, y sentido de giro de nuestro motor sea programada y automatizada acorde a nuestras necesidades, las posibilidades son innumerables: Control automático de posición, velocidad, torque,operación programada, protección automática, control del motor a distancia, etc.

Frecuencia de la PWM en motores DC

La frecuencia para la PWM usada comúnmente en motores DC varía de los 4 Khz a los 20 Khz, aunque ello no es necesariamente una regla, no debe ser demasiado baja en principio porque no queremos que se perciba un apagado y encendido del motor, y desde el punto de vista eléctrico la frecuencia debe ser tal que el mismo inducido del motor actúe como un filtro pasabajo, eliminando las componentes armónicas de alta frecuencia de la onda cuadrada y dejando en la medida de lo posible la componente DC, mientras más alta la frecuencia mejor a no ser por el siguiente inconveniente: a medida que se aumenta la frecuencia se introduce ruido a nuestro circuito, además empieza a cobrar importancia el tiempo de respuesta del puente-H, y/o demás lógica que empleemos.

Espere la segunda parte..

J.Marcano