Como parar un motor DC (Freno dinamico)

[5GTT]

Hola, hasta ahora la manera que he utilizado para parar un motor de continua ha sido meterle igual tension por ambos bornes. Hoy investigando en un coche teledirigido que tiene freno, he visto con el polimetro que no lo hacen de esta forma ya que aparentemente le entra 0V por ambos sitios, pero el motor frena.

He mirado con el osciloscopio despues y la unica diferencia que tiene al frenar de cuando simplemente sueltas el acelerador es que cuando frenas pasa a 0v rapidamente como un flanco de bajada y si simplemente dejas de acelerar  lo hace progresivamente. No comprendo como frena el coche en seco, alguien sabe de este sistema?.

Saludos y gracias.

[Marioguillote]

Hola 5GTT !

Puentear los extremos de alimentación de un motor CC es el mejor freno que existe.
Generalmente se conmuta entre la alimentación y resistencias que puedan disipar algo de potencia.
El motor de CC al no ser alimentado y estar girando, se comporta como un generador.
Tendiendo al cortocircuito en sus extremos de alimentación, se logra el efecto de frenado, en mayor o menor medida, dependiendo de cuánto se aproxime a cero, la resistencia conectada.

Ese tipo de frenado lo vi hace muchos años en los motores del gancho, de una grúa puente, en una fábrica y actualmente es el que se usa en los coches concept, tanto híbridos, como puramente eléctricos.

Esa es la forma que conozco.

Saludos
Mario

[5GTT]

Muchas gracias Mario, mañana hare las pruebas y confirmo si es ese metodo el que usa el coche al frenar. De ser cierto me va a complicar bastante la tarea, mi idea es ponerle unas luces al juguete, para que se enciendad rojas al frenar, blancas al ir marcha atras y las de warning al quedarse parado.

Tenia pensado medir la tension en cada borne del motor con un pic y a partir de lo que diera cada uno encender unos led u otros, el problema se me ha presentado con esto, al no saber diferenciar cuando estaba frenado (encenderia luces de freno) de cuando simplemente dejaba de acelerar(encenderia las de warning).

Saludos y gracias de nuevo, no se me habia ocurrido pensar en que el motor puede actuar como generador, esto de olvidar la teoria me da bastante rabia, menos mal que la refrescais por estos lares de vez en cuando jajaja.

[Nocturno]

Esa teoría de la frenada del motor me la explicó un forista hace tiempo (gracias Carlos) cuando yo discutía con el sobre la equivalencia de dos métodos para mandar PWM a un motor con un puente-H:
- poner un polo del motor fijo (a 0 o 1) y enviar PWM por el otro
- configurar los dos polos como corresponda (01 o 10) y enviar PWM por la patilla Enable del puente-H.

Evidentemente era mucho mejor hacerlo de la segunda manera porque tener el PWM ahí me permitía cuando quisiera poner los dos polos a 00 y el PWM haría de freno.

[Chaly29]

Hola Nocturno, de hecho, no solo por ese motivo es mejor la segunda manera, si no que también la primera tiene el inconveniente de que cuando uno de los pines esta en 1 todo bien, el motor acelera, pero cuando el PWM lo pasa a 0 el motor frena, por lo tanto esta continuamente acelerando/frenando con la consiguiente perdida de potencia eléctrica para conseguir el mismo movimiento que usando el segundo caso.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[Nocturno]

Efectivamente, también se produce ese efecto. Está claro que el pin Enable está para algo 

[5GTT]

Interesante lo del PWM, sin haber pensado porque siempre lo hice con la patilla enable, al final resulto ser la manera mas correcta de utilizar el PWM.

Confirmo las palabras de Mario, el freno se hace posible por que se cortocircuita el motor durante unos milisegundos. Asi que a no ser que alguien me de una sugerencia no se como diferenciar cuando frena de cuando no, fijandome unicamente en las tensiones de ambos bornes.

Muchas gracias a todos por los aportes.

[Chaly29]

Hola 5GTT, bueno, las situaciones y estados en cada momento son distintas, por ejemplo:

Motor funcionando:
                           Uno de los bornes (con respecto al otro) del motor tendrá una tensión proporcional al producto del porcentaje del ciclo activo del PWM y la tensión de la batería. Aparte serán notables los pulsos del PWM.

Motor NO frenado:
                           Uno de los bornes (con respecto al otro) del motor tendrá una tensión proporcional a las RPM que se le impele al motor,esta tensión hirá en decremento asta que el motor deje de girar. Esta tensión será una continua pura.

Motor Frenado:
                      En los polos no habrá presencia de tesión, o esta será muy baja y constante, por ejemplo 0.7V, si estamos en la presencia de la tensión baja esta será del tipo continua.

Para poder identificar adecuadamente el estado en que se encuentre el motor hay que monitorear continuamente el estado de funcionamiento porque los otros dos estados posibles dependen de que este se halla producido previamente, por ejemplo para frenar o desacelerar es necesario que primero se halla acelerado y esta aceleración se la imprime el motor en funcionamiento, por lo tanto monitoreando este ultimo sabremos que despues ocurre alguno de los otros 2 estados posibles.

Si luego del funcionamiento normal la tensión decae paulatinamente nos encontramos en un estado de desaceleración o de no frenado.

Pero si luego del funcionamiento la tensión de los bornes cae abruptamente quiere decir que el motor a sido frenado.

Espero me puedas entender, un saludo.

Atte. CARLOS.

[ESTECA55]

Hola Charly, para hacer el Frenado del motor aplicando la misma polaridad a los bornes, es necesario colocar una resistencia, por el corto que se esta produciendo, o no es tan necesario.  Si es así, como se colocaría, en serie en uno de los bornes?


Saludos 

[5GTT]

Espero me puedas entender, un saludo.

Si, creo he llegado a entenderlo leyendo despacio y lo que es mejor, a comprenderlo. Lo que pasa es que ahora me faltan **** para implementar eso jajajaja.Hablando en serio,  es bastante mas complicado de lo que pense en un principio, aunque se me estan ocurriendo bastantes ideas.

Veamos a ver si he entendido tu explicacion, lo que deberia hacer por ejemplo es mirar la tension en cada borna con algun conversor A/D en cada instante. La manera de diferenciar si en un instante "t" el motor ha frenado seria viendo el estado de los instantes "t-1", "t-2","t-3",... si estos estados anteriores no han descendido progresivamente sino que lo han hecho de golpe es que ha frenado y si lo han hecho paulatinamente es que se ha desacelerado.

Supongamos que hago lecturas cada 1ms, y a cada 10 lecturas compruebo si los dos bornes estan a 0V, si es asi me fijo en las 10 ultimas lecturas y veo como han descendio, si progresivamente o no y tomo la decision de encender la luz del freno o no.

El problema es como identificaria la bajada progresiva en todos los casos. Si descendiera progresivamente o de golpe desde la tension maxima seria facil, se me ocurre que haciendo la media aritmetica de los 10 valores se podria ver cuando frena o cuando desacelera ya que en caso de frenado la media seria mucho mas alta que en la desaceleracion. Pero si frenara desde una tension intermedia de funciomiento esta media no se diferenciaria tanto.

Otra opcion que veo es contar cuantas lecturas han pasado desde que estaba en el valor maximo hasta que llego hasta el minimo y si son muchas o pocas pues distinguiria.

¿Que opcion os parece mejor?

Apuntate otra cerveza Chaly que te debo, da gracias de que no seamos vecinos,  que como te hubiera tenido que pagar todas en la kedada hubieras necesitado asistencia sanitaria jajajaja.

Hola Charly, para hacer el Frenado del motor aplicando la misma polaridad a los bornes, es necesario colocar una resistencia, por el corto que se esta produciendo, o no es tan necesario.  Si es así, como se colocaría, en serie en uno de los bornes?

Si le aplicas la msima polaridad a los dos bornes no produces cortocircuito, con lo cual no creo que sea necesaria la resistencia.

En el caso que comentaba Mario de cortocircuitar los dos bornes para frenar, he medido la resistencia entre ellos con el freno accionado y el polimetro detecta continuidad, asi que si le introducen alguna resistencia, esta debe de ser bajisima. No se si en motores mas grandes lo haran para evitar que algun chispazo funda algo.

Saludos y muchisimas gracias a todos.

[Marioguillote]

Hola amigos !

En el caso que comentaba Mario de cortocircuitar los dos bornes para frenar, he medido la resistencia entre ellos con el freno accionado y el polimetro detecta continuidad, asi que si le introducen alguna resistencia, esta debe de ser bajisima. No se si en motores mas grandes lo haran para evitar que algun chispazo funda algo.

No nos olvidemos que el motor, tal vez viene a muchas RPM y no se vá a clavar en seco, y parar a cero de golpe.
Por inercia, por Física Elemental.
Mucho menos si tiene una masa (llámese volante, polea, etc) acoplada a su eje.
Esa transición de movimiento a detención total, hace que sí o sí se generen tensiones a partir del giro del motor, por el principio de generador que ya habíamos hablado.
Esa tensión es energía que debe entregarse a algún lado. Si cortocircuitamos directamente los bornes del motor, se disipa en el bobinado del rotor. Si le conectamos resistencias externas, se disipa ahí esa energía generada en ese instante.

Saludos
Mario

[Chaly29]

Hola 5GTT, tal como se a comentado un motor de CC al imprimirle una rotación genera una tensión, y si cortocircuitamos los bornes del mismo este actua de freno, asta aquí todo claro, pero nosotros tenemos un puente H que esta controlando ese motor y al mismo tiempo actua de tal manera que el motor produce el frenado.

En este esquema se muestra un puente H sencillo al momento que actua de freno haciendo un corto entre los bornes del motor por medio de los transistores de la rama positiva:



Las lineas azules indican el recorrido de la corriente al momento del frenado y las flechas rojas el sentido teniento en cuenta que el borne derecho del motor en este caso es el que posee el positivo.

Ahora miremos el caso en que el corto se realizar por medio de los transistores de la rama negativa:



Tal como se puede apreciar solo por uno de los transistores de cada rama circula la corriente generada por el motor, el otro al estar polarizado en inversa actua como un diodo, pero como pada transistor posee un diodo en paralelo de tal manera que la tensión en inversa que le llegue al Tr no pase determinados limites, son estos diodos los que cierran el circuito permitiendo el frenado del motor.

Ahora supongamos que nosotros medimos la tensión sobre los bornes del motor. En cualquiera de los casos lo más sencillo es medir esas tensiones con respecto a masa, por lo tanto:

Para el caso del corto por positivo:

La corriente el motor la introduce por el borne derecho, pasa por el diodo, circula por el positivo de la alimentación, atraviesa el transistor y retorna al motor por el borne izquierdo.

Según lo alterior el diodo en su cátodo esta conectado al positivo, y la corriente lo circula desde su ánodo hacia el cátodo, por lo tanto y como todos sabemos como el diodo tiene una caida de tensión de aproximadamente 0.7V esa tensión estará sumada a la de la alimentación, por lo tanto podemos decir que en el borne que sea positivo del motor al momento del frenado habra una tensión 0.7V superior a la de la alimentación.

Sensando las tensiones de alimentación y de los bornes del motor con respecto a masa sabremos el momento exacto cuando el motor esta frenando e incluso hacia que sentido estaba circulando.

Para el caso del corto por negativo:

Al igual que en el corto por positivo, la corriente sale por el borne derecho del motor, pasa por el transistor, circula por el negativo de la alimentación, ataviesa el diodo y regresa hacia el motor entrando por su borne izquierdo.

En este caso el diodo esta conectado por su catodo al borne que sea negativo del motor al momento del frenado, por lo tanto como el ánodo del diodo es el que se encuentra conectado al negativo de la alimentación, los 0.7V de caida del diodo estarán por debajo del negativo de la alimentación.

Por lo tanto podemos decir que si el frenado es por negativo, y alguno de los dos polos del motor esta por debajo del negativo el motor esta frenando.

En resumidas cuentas:

Si el frenado es por corto positivo y alguno de los bornes tiene una tensión mayor a la de alimentación, el motor está frenando.

Si el frenado es por corto negativo y alguno de los bornes tiene una tensión inferior al negativo de la alimentación, el motor está frenando.

Por supuesto, y como es de apreciar, el frenado por corto negativo es mucho más sencillo de sensar, y para ver que camito tomar necesitas saber que tipo de frenado es (corto positivo o corto negativo)

Esta es una sensilla forma que se me a ocurrido de verificar el frenado, por supuesto habrá mucho para experimentar entes de que consigas buenos resultados.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[ESTECA55]

Gracias Charly por la explicación tan detallada, la verdad me había olvidado de los diodos en el puente H, por eso no sabia si iban a a aguantar la corriente que circula en el momento de frenado.

Si le aplicas la misma polaridad a los dos bornes no produces cortocircuito, con lo cual no creo que sea necesaria la resistencia.

Como ya se comento, incluso antes de que hice esa pregunta, al aplicarle la misma polaridad a los bornes, el corto se produce ya que el motor al estar girando genera una tensión continua, tal como explico Carly.

Saludos

[5GTT]

Carlos como bien dices tengo poner a prueba el cacharro para ver como frena, si por positivo o por negativo. Creo que sin duda es la manera mejor de sensarlo como has sugerido. Gracias por el curro de las imagenes y todo, asi se entiende perfecto.

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Si le aplicas la misma polaridad a los dos bornes no produces cortocircuito, con lo cual no creo que sea necesaria la resistencia.

Como ya se comento, incluso antes de que hice esa pregunta, al aplicarle la misma polaridad a los bornes, el corto se produce ya que el motor al estar girando genera una tensión continua, tal como explico Carly.

Pero el motor cuando esta girando por que le estas alimentando no esta generando tension, la genera cuando dejas de alimentarlo y gira libremente por inercia.

Yo me refiero a que lo estas alimentando por ejemplo a 5V en un borne y 0V en el otro para que gire en un sentido y cuando quieres frenarlo conmutas el de 0V y le metes tambien 5V. Como la diferencia de potencial entre bornes es 0 en este momento, pues el motor no gira en ningun sentido con lo cual no se genera tension tampoco.

Puede que este diciendo una burrada, pero es asi como lo comprendo yo. Corrijanme si no es asi.

Saludos y gracias de nuevo.

[ESTECA55]

Hola, disculpame, pero no estas entendiendo bien,(asi lo veo yo) revisa lo que puso Charly, un motor cuando no esta energizado, y esta girando se comporta como generador.

Ya sé que no le estas aplicando tensión, pero la tensión provine del motor(se convierte en un benerador), justamente la forma de frenar un motor, es cortocircuitando los bornes del motor. 

Si no hace la prueba, toma un motor DC y uní los dos bornes con un cable, vas a ver como se encuentra frenado, es el mismo efecto que se produce cuando aplicas a ambos bornes la misma polaridad.

La duda mia venia por el lado de que en se estado, el puente H tiene que disipar esa corriente.

Saludos