¿Cómo alimentar un motor de 1.5V con una fuente de 3V?

Question

Acabo de empezar a meterme en la electrónica, así que sigo siendo un novato importante. ¡Cualquier ayuda sería muy apreciada!

Tengo un Arduino UNO y he hecho algunos circuitos básicos con LEDs y un pequeño altavoz usando ejemplos en línea. Recientemente aprendí algunas de las ecuaciones de los circuitos electrónicos como la ley de Ohm y estoy listo para empezar a diseñar mis propios circuitos simples.

Tengo un motor de 1.5V-3V que me gustaría probar con mi Arduino. El problema es que el Arduino sólo tiene fuentes de energía de 3.3V o 5V. Intenté usar la ley de Ohm para averiguar qué tipo de resistencia usar, pero no puedo averiguar cuál es la resistencia de mi motor. ¿Me equivoco al pensar que un motor es lo mismo que un LED? Supuse que como ambos eran diodos funcionarían de la misma manera.

Estoy intentando hacer un simple circuito fuente-resistor-motor-tierra, en la misma línea que los simples circuitos de resistencias-LED. He visto a gente en Internet que dice que el PWM funcionaría, pero yo quería intentarlo sin él.

Answer 1

Los motores son básicamente resistencias. Aunque otros me crucifiquen por decir esto, se trata de una analogía básica que resulta útil para los principiantes. Un motor es un cable largo enrollado alrededor de un núcleo, que interactúa con imanes para girar. Todos los cables tienen resistencia y pueden ser medidos como una resistencia (usa la parte del ohmímetro de tu multímetro).

Se puede utilizar una aplicación básica de la ley de ohmios. V = IR.

Como has notado, el motor está pensado para 1,5V a 3V. Las especificaciones del motor son promedios, y dependen de condiciones específicas. Tu motor proporciona X RPM y consume Y corriente a Z voltios. Será más rápido/fuerte a 3V que a 1,5V, mientras que consume más corriente, al igual que una resistencia consume más corriente a un voltaje más alto.

Puedes usar PWM para controlar el motor, reduciendo la potencia en comparación con el porcentaje de la señal PWM. O puedes usar una resistencia para bajar la corriente del motor (dos resistencias en serie combinan la resistencia total). O puedes darte cuenta de que como el motor puede aceptar más o menos de su tensión "típica", puedes darle 3,3V sin mucho problema. Sólo será un poco más rápido y consumirá un poco más de energía (10% más).

Como alternativa, puedes utilizar un diodo de silicio en serie para bajar la tensión 0,7V.

Answer 2

Los motores no son diodos en absoluto, así que olvídate de esa analogía.

Si tu pequeño motor está pensado para funcionar con 1,5 a 3 V, no pasará nada malo si lo haces funcionar con 5 V durante unos segundos. Por el momento, sólo condúcelo desde la alimentación de 3,3 V usando un transistor separado como interruptor. El transistor será controlado por una salida digital del microcontrolador:

Cuando el microcontrolador pone IN en alto, el transistor se enciende, lo que aplica la mayor parte de la alimentación de 3,3 V al motor. El diodo es importante, porque cuando el transistor se apaga, la corriente en las bobinas del motor continuará fluyendo por un tiempo, lo que podría hacer altos voltajes si no se le da un buen camino para fluir por el diodo.

No sé cuál es la capacidad de accionamiento actual de uno de tus micro pines. Si el micro funciona a 3,3 V, calculando 700 mV para la caída base-emisor del transistor, eso deja 2,6 V a través de R1. Por la ley de Ohm, eso significa que la corriente será (2,6 V)/(300 Ω) = 8,7 mA. Asegúrate de que el micro puede suministrar esta cantidad de corriente. Si no es así, tendrás que aumentar, R1, lo que reducirá la corriente de la base, lo que reducirá la corriente máxima de accionamiento del motor.

Suponiendo que 8,7 mA está bien y calculando que el transistor puede tener una ganancia de al menos 30, eso significa que puede soportar hasta 260 mA de corriente del motor. Eso debería estar bien para un motor pequeño, al menos para verlo girar.

Answer 3

Si tienes un multímetro, puedes medir tu motor para tener una buena idea de su resistencia interna. La medición no será 100% exacta, pero debería estar bastante cerca.

O... si tienes los valores nominales del motor, y su consumo de corriente está listado (particularmente su corriente de "rotor bloqueado"), a partir de eso puedes calcular su resistencia interna. A partir de ahí, es bastante fácil diseñar un divisor de tensión con el motor como R2.

En caso de duda, peca siempre de seguridad. La opción segura no quema las cosas. Una resistencia en serie de mayor resistencia es más segura que una de menor resistencia.