PaperATTinyMosfet: Control de velocidad de un motor de corriente continua con ATtiny

Descripción

Para controlar la velocidad de un motor no necesitamos un Arduino, con un pequeño ATtiny podemos realizar la misma función.

En este circuito el ATtiny realizará dos funciones:
- por un lado comprueba la tensión de la batería, y visualiza su estado mediante un LED bicolor (Verde,Naranja(Verde+Rojo), Rojo)
- En función del valor de un potenciómetro controla la velocidad de un motor de corriente contínua.
 

Para la programación del ATtiny mediante el IDE de Arduino, puedes mirar aquí. 

Esquema

En la parte superior derecha vemos la zona de mando que consta de un potenciómetro con un interruptor integrado, y un diodo bicolor con sus resistencias de polarización.

Como el interruptor del potenciómetro no puede conmutar intensidades altas, con él activamos un relé de 20A que hace las funciones de interruptor general (con su diodo de protección D5).

El circuito controla la carga de la batería mediante el divisor de tensión R1-R2 y muestra su estado mediante un LED bicolor.

El control de velocidad lo realizamos mediante control de anchura de pulso (PWM) sobre un transistor FET de entrada compatible TTL (IRL540N), que con una buena refrigeración soporta hasta 30A.

La alimentación proviene de una batería de 12v (con un fusible en el cable de 15A). De la misma batería, mediante un regulador de tensión (7805), obtenemos la tensión de alimentación para el micro, mediante el diodo D2 protegemos al micro ante inversiones de polaridad de la batería.
Tanto el motor como el FET los protejemos con diodos rápidos en antiparalelo (D3 y D4).

Debes tener en cuenta que la numeración de los pines digitales y analógicos en el ATtiny 85 son diferentes:

 


Componentes 

Componentes Mando

10K1       Potenciómetro con interruptor       
 D1         LED Bicolor
 P2         Conector MOLEX 7pines hembra    
 R1         Resistencia 470 Ohmnios 1/4W       
 R2         Resistencia 470 Ohmnios 1/4W

Componentes placa
 C1      Condensador 100nF      
 C2      Condensador 100nF      
 C3      Condensador 100nF      
 C4      Condensador electrolítico 470uF/16v  
 D2      Diodo rectificador 1N4007     
 D3      Diodo Schottky N5821     
 D4      Diodo Schottky 1N5821     
 D5      Diodo rectificador 1N4007     
 JP2     JUMPER     
 K1      Relé SRA-12VDC-CL
 P1      Conector MOLEX CI macho 7     
 Q1      Transistor MOSFET IRL540N    
 R1      Resistencia 10K 1/4W       
 R2      5K 1/4W       
 R3      10K  1/4W      
 R4      100R  1/4W     
 R5      30K        
 U1      ATTINY85/DIP-SO
 U2      LM7805
(Portafusibles aéreo y fusible 15A)  

 
Realización
 
Esta vez he realizado el circuito con KiCad, al final de esta página, en el apartado de descargas encontrarás el enlace al archivo de descarga con el esquema, PCB de KiCad y el paperdocumento preparado para su impresión.

Una vez descargado el documento, y descomprimido, puedes cargar los datos en Kicadm o simplemente puedes imprimir el documento PaperATtinyMosfet.pdf (sin aplicar ningún tipo de escala)

Una vez impreso el documento, comprobaremos que la impresión se ha realizado a la escala correcta con la ayuda de la regla impresa situada en el lateral izquierdo de la hoja. Al colocar a su lado un regla en centímetros deberán coincidir las marcas.

En la parte inferior del documento tienes la placa PCB (espejo) preparada para su transferencia a la capa de cobre (bien por el método de la plancha, o por fotosensibilización).

Las dimensiones de la placa están definidas por la carcasa contenedora, ya que este circuito sustituye al original de un carro de golf motorizado. (a continuación la versión original estropeada)

Aquí vemos la cara componentes de la placa

A continuación la versión definitiva

Un detalle del circuito de mando (potenciometro y led bicolor del carro):

Y del motor (tiene bastante potencia):

Y por último un vídeo del carrito funcionando, dirigido por la mano diestra de mi cuñado :-)

Programa

El archivo PaperATTinyMosfet.pde lo tienes en el archivo de descargas disponible en el enlace al final de esta página, (lo siento, pero he intentado poner el programa pero blogger se vuelve loco y no representa correctamente la página.)
El sketch hay que grabarlo en el ATtiny a través de un programador, o puedes utilizar el ATtinyProgrammer donde se usa el Arduino como programador, y el entorno Arduino para programarlo.

En el programa se consideran los siguientes límites de la batería:
V mayor que 12v  = verde
V entre 12 y 11,6  = naranja
V menor que 11,6 = rojo

Estos valores dependen de la batería que utilices y del consumo del motor, así que tal vez tengas que modificarlos. Para ayudarte en esa tarea tienes en el archivo de descargas una hoja de cálculo.

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Descargas

El esquema, descripción e imágenes están disponibles en el siguiente enlace:

Si tienes problemas con el enlace anterior, aquí puedes descargar todos los archivos de txapuzas

Notas
Para la realización de este proyecto se han utilizado los programas: Arduino, Inkscape, Openoffice, Gimp, Picasa, Fritzing
Si encuentras algún fallo, se te ocurre alguna mejora, o simplemente quieres hacer algún comentario, te lo agradeceré: Gracias.  :-)