Conduciendo un ventilador usando TIP120 para PWM desde Arduino

Question

Recientemente he comenzado mi primer proyecto grupal, que consiste en diseñar una aerodeslizador autónomo. Decidimos conducir los ventiladores de propulsión (que están calificados en ~7 V y nuestra batería funciona a 12 V) utilizando un transistor TIP120.

Encontramos el diseño en línea y parecía coincidir con nuestra situación, así que lo usamos. El problema es que al conectar la batería, los ventiladores no se encienden. Hice una rápida imagen de nuestro circuito:

El circuito original en el que se basó el nuestro se encuentra aquí.

¿Hay algún problema con el cableado, o elegimos el transistor incorrecto?

Answer 1

Hay varios problemas con tu circuito:

3. 2N2222A no es apropiado para esta aplicación. Estás tratando de controlar la energía, aunque no especificaste cuánta corriente consume este ventilador a 7 V. Un ventilador de aerodeslizador suena como si consumiera algo de energía, así que digamos 1 A para dar un ejemplo (ya que no especificaste nada). Eso es más de lo que el pequeño 2N2222A puede soportar.

4. Tu circuito no tiene la suficiente ganancia. No dijiste cuál es el nivel lógico digital de este pin 9 del arduino, pero digamos que es de 5 V cuando está alto. Consideremos 700 mV para la caída del B-E, lo que deja 4.3 V a través de la resistencia de 1 kΩ. Eso solo proporcionaría 4.3 mA de corriente base. Para soportar una corriente colectora de 1 A, el transistor tendría que tener una ganancia de 233. Tal vez algunas piezas en la caja lo harán, pero está muy por encima de la garantía.

   Este problema es aún peor con lógica de 3.3 V o con un transistor de potencia adecuado. Mencionaste el TIP120, pero luego estás usando el 2N2222A por alguna razón. Eso no tiene sentido.

5. El diodo de retroceso está en el lugar incorrecto. El problema es que el ventilador actúa como una carga inductiva. No puedes apagar la corriente a través de un inductor instantáneamente. Cuando lo intentas, como cuando el transistor se apaga, el inductor creará cualquier voltaje necesario para mantener la corriente fluyendo, al menos a corto plazo. En tu caso, eso significa elevar el voltaje del colector al punto en el que el transistor conduzca de todos modos, lo cual es malo para el transistor.

   Coloca el diodo en reversa a través del ventilador. En operación normal, no conduce. Cuando el ventilador se apaga abruptamente, le da a la corriente del inductor un lugar seguro para ir hasta que se apague naturalmente.

6. Usa un diodo Schottky en lugar del diodo de silicio común que muestras. Los diodos Schottky tienen un tiempo de recuperación inverso muy rápido, prácticamente instantáneo para tu aplicación. Eso significa que el interruptor no se dañará y no perderás corriente cuando se encienda por primera vez pero la corriente de retroceso todavía esté circulando. Esto puede ser fácilmente el caso cuando se alimenta un motor con PWM.

Para solucionar esto, reemplaza el 2N2222A con un IRLML2502 FET y conecta la salida PWM directamente a su compuerta. No es necesario un resistor entre la salida PWM y la compuerta. Estos son excelentes FET pequeños siempre y cuando el voltaje no supere los 20 V, lo cual no sucede en tu caso. No olvides arreglar el diodo antes de cambiar el transistor, de lo contrario tendrás que cambiarlo de nuevo.

Answer 2

¿Estás seguro de que lo tienes conectado como el esquemático? Si estoy leyendo el esquemático correctamente, tan pronto como conectes la batería, la corriente debería fluir a través del ventilador y luego a través del diodo hasta el terminal negativo de la batería. Así que tu ventilador debería estar funcionando continuamente. Excepto que estarás poniendo más o menos 10 voltios a través de él, lo cual puede que no le haga feliz si está clasificado a 7. Parece que tu transistor y el diodo necesitan ser invertidos. Pero si ni siquiera te está funcionando, entonces puedes tener problemas más grandes. ¿Tienes un osciloscopio? Si es así, ¿qué ves en el pin 9?

Answer 3

Hmmm. Esto debería ser simple. ¿Qué está haciendo tu software con el pin 9?

También, asegúrate realmente de que tu transistor no se haya quemado con tu experimento. Revisa nuevamente que todavía dé resultados adecuados con una prueba básica de voltímetro.