¿Por qué un motor DC no se mueve con valores bajos de OCR?

Estoy usando un motor de CC de 6 V por primera vez y configuré un temporizador en un atmega328p para crear la señal PWM que luego va al puente H (L293D). Mi pregunta es por que por ejemplo usando un timer de 8 bits con un prescaler de 256, si pongo el OCR por debajo de 80 el motor no puede empezar a moverse pero si uso una fuente de alimentación, conectada directamente al motor, funciona perfectamente a cualquier voltaje?

En otras palabras: (80/256)*100% = 31% ciclo de trabajo ---> 6V *31% = 1.86V

Cuando uso la fuente de alimentación con 1,86 V hasta 0 V, el motor se mueve.

¿Cuál es la razón por la que esto sucede y cómo puedo hacer que el motor se mueva a velocidades más lentas si no puedo usar valores bajos? Estoy tratando de hacer un control PID para controlar la posición del motor, no he comenzado a programar el PID pero estoy seguro de que necesitará una pequeña señal PWM.

El motor tiene una caja de cambios con una relación de 10:1

Hoja de datos del motor: Micro DC-Motor Modellspezifikationen

¿Qué motor y cuál es la frecuencia PWM?
Sucede con todas las frecuencias de PWM, pero el valor de OCR cambia. He probado con un temporizador de 8 bits y un temporizador de 16 bits en el modo Fast PWM y la fase PWM correcta y con todos los preescaladores. En este momento estoy usando un temporizador de 16 bits en modo de corrección de fase sin preescalador, lo que significa que la frecuencia PWM es de 122 Hz. Hoja de datos del motor: ecksteinimg.de/Datasheet/MO01069/Datenblatt.pdf
Su frecuencia PWM es demasiado baja. Debe ser de al menos 3kHz. Una frecuencia PWM más alta hace que la corriente del motor sea más suave y reduce la capacitancia requerida para suprimir la ondulación de la fuente de alimentación. Con una frecuencia lo suficientemente alta, debería haber poca diferencia entre PWM y CC (teniendo en cuenta que el L293D cae ~2.6V a 600mA, por lo que un suministro de 6V solo entregará 3~4V al motor).
¿Por qué 3kHz? El problema es que al aumentar la frecuencia también aumenta el valor mínimo del OCR. Con una frecuencia de 3kHz el motor solo se mueve si el OCR está entre 190-255 (temporizador de 8 bits).
3kHz es una estimación basada en la inductancia esperada de su motor. ¿Qué voltaje del motor (medido con un multímetro) obtiene cuando OCR es 190? 255? ¿Cuál es la frecuencia de reloj de su CPU y cómo obtuvo 3kHz PWM?

Respuestas (1)

Aunque pueda parecer contrario a la intuición, el funcionamiento eficiente de un motor de escobillas de CC con una relación PWM baja requiere que el motor cambie entre estar conectado a la fuente y estar en cortocircuito (no en circuito abierto). Será necesario usar un controlador de puente H que pueda cambiar rápidamente, con suficiente tiempo "muerto" para evitar un cortocircuito accidental en el suministro.

Los motores tienen una cierta cantidad de inductancia, por lo que la corriente tarda un poco en empezar a fluir y, una vez que la corriente fluye, tardará un poco en detenerse. Si intenta accionar un motor con, por ejemplo, un ciclo de trabajo del 25 %, durante el primer cuarto de cada ciclo, el motor tendrá voltaje de suministro a través de él, por lo que la corriente aumentará a medida que la energía fluya desde el suministro hacia el motor. Durante el segundo cuarto, los diodos de sujeción en el puente H sujetarán el motor a un voltaje igual al voltaje de suministro, pero de signo opuesto, por lo que la corriente disminuirá a medida que la energía fluya desde el motor de regreso al suministro. Durante el tercer y cuarto trimestre del ciclo, no habrá energía, por lo que el motor permanecerá con cero voltaje y cero corriente.

Si en lugar de abrir el circuito del motor, se hizo un cortocircuito durante la parte de apagado de cada onda, entonces durante el primer 1/4 del primer ciclo, la corriente del motor aumentaría como se indicó anteriormente, pero durante el resto de cada ciclo disminuiría solo lentamente (la velocidad a la que disminuirá la corriente depende del voltaje en la inductancia del motor, y eso se mantendría muy bajo). Luego, durante el primer 1/4 del segundo ciclo, la corriente aumentaría un poco más, luego caería solo un poco durante los siguientes 3/4 del ciclo, etc. Una vez que el motor comience a moverse, la fuerza electromagnética que genera aumentará la velocidad a la que la corriente cae durante el ciclo de "apagado" [la energía se transferirá de la inductancia a la carga mecánica en ese escenario]. Si hay una carga mecánica mínima,

Tenga en cuenta que al usar esta técnica, es importante que la tasa de PWM sea lo suficientemente rápida como para que la corriente no tenga tiempo de llegar a cero durante cada ciclo. Si la corriente llega a cero y el motor está girando, el inductor tomará energía rotacional y la usará para generar un par en la dirección opuesta a la rotación. Si el motor pasa la mitad de su tiempo produciendo par directo y la mitad produciendo par inverso, gran parte de la energía dirigida hacia él se convertirá en calor.

Gracias por la respuesta, pero ¿cómo puedo usar esa técnica? ¿Hay algún circuito de puente H como el L293D que haga eso?
@M_Luis: La mayoría de los puentes H que he visto tienen una configuración de pin de entrada que cortará el motor y lo dejará en circuito abierto. Use PWM para cambiar entre los estados de conducción y cortocircuito, en lugar de entre los estados de conducción y abierto.
Me está costando encontrarlo, ¿puedes nombrar uno que lo tenga, o decirme cómo buscarlo en la hoja de datos? ¿Se puede hacer con diodos de rueda libre?
@M_Luis: Mantenga alta la línea de habilitación asociada con ambos lados del motor, mantenga una de las entradas alta o baja y PWM la otra.
no creo que eso funcione
@M_Luis: Mirando la hoja de datos para el L293D, esperaría que usar un PWM como se describe funcionaría bien, pero usar PWM en el pin de habilitación funcionaría mal. No he intentado trabajar con la parte real, por lo que puede haber otros factores en el trabajo.