Propósito del diodo y el capacitor en este circuito de motor.

El diodo debe proporcionar un camino seguro para el retroceso inductivo del motor. Si intenta desconectar la corriente en un inductor de repente, generará el voltaje necesario para mantener el flujo de corriente a corto plazo. Dicho de otra manera, la corriente a través de un inductor nunca puede cambiar instantáneamente. Siempre habrá alguna pendiente finita.

El motor es parcialmente un inductor. Si el transistor se apaga rápidamente, entonces la corriente que aún debe fluir a través del inductor por un tiempo fluirá a través del diodo y no causará daño. Sin el diodo, el voltaje a través del motor sería tan grande como sea necesario para mantener el flujo de corriente, lo que probablemente requeriría freír el transistor.

Un pequeño capacitor en el motor reducirá la velocidad de las transiciones de voltaje posiblemente rápidas, lo que causa menos radiación y limita el dV/dt al que está sujeto el transistor. 100 nF es excesivo para esto y evitará un funcionamiento eficiente en todas las frecuencias PWM excepto en las bajas. Usaría 100 pF más o menos, quizás hasta 1 nF.

La resistencia es para limitar la corriente que la salida digital debe generar y la base del transistor debe manejar. El transistor BE parece un diodo al circuito externo. Por lo tanto, el voltaje estará limitado a 750 mV más o menos. Mantener una salida digital a 750 mV cuando intenta conducir a 5 V o 3,3 V está fuera de especificación. Podría dañar la salida digital. O, si la salida digital puede generar mucha corriente, entonces podría dañar el transistor.

1 kΩ es nuevamente un valor cuestionable. Incluso con una salida digital de 5 V, eso pondrá solo 4,3 mA más o menos a través de la base: la caída de voltaje en la unión BE ("diodo") es de 0,7 V, dejando 4,3 V en la resistencia. No muestra las especificaciones del transistor, así que supongamos que tiene una ganancia mínima garantizada de 50. Eso significa que solo puede contar con que el transistor admita 4,3 mA x 50 = 215 mA de corriente del motor. Eso suena bajo, especialmente para el arranque, a menos que sea un motor muy pequeño. Vería lo que la salida digital puede generar de manera segura y ajustaría R1 para dibujar la mayor parte de eso.

Otro problema es que el diodo 1N4004 no es apropiado aquí, especialmente porque encenderá y apagará el motor rápidamente, como lo implica "PWM". Este diodo es un rectificador de potencia diseñado para frecuencias de línea de potencia normales como 50-60 Hz. Tiene una recuperación muy lenta. Utilice un diodo Schottky en su lugar. Cualquier diodo Schottky genérico de 1 A 30 V funcionará bien y será mejor que un 1N4004.

Puedo ver cómo puede parecer que este circuito funciona, pero claramente no fue diseñado por alguien que realmente supiera lo que estaba haciendo. En general, si ve un Arduino en un circuito que encuentra en algún lugar de la red, especialmente uno simple, asuma que fue publicado porque el autor lo considera un gran logro. Aquellos que saben lo que están haciendo y dibujan un circuito como este en un minuto no consideran que valga la pena escribir una página web. Eso deja a aquellos que tardaron dos semanas en hacer que el motor girara sin que el transistor explotara y no están realmente seguros de lo que hace todo para escribir estas páginas web.

Cuando los devanados del motor transportan corriente, generan un campo magnético. Se necesita energía para hacer esto y la energía se almacena en el campo magnético. Si la corriente se corta repentinamente, el campo magnético colapsará. Este campo magnético cambiante inducirá una corriente en el devanado mucho más alta de lo normal y producirá un voltaje más alto en los devanados. Es muy corto y puede ser bastante impresionante.

La clave de la corriente inducida es el campo cambiante. Puede ver el mismo efecto en un interruptor de luz doméstico. Si tiene interruptores que no son de tipo mercurio ("interruptores silenciosos"), a veces puede ver una chispa o un destello de luz cuando apaga las luces. Si rompe la conexión cuando la corriente alterna pasa cerca de cero, no pasa nada. Si se rompe cerca del pico de la corriente, el cableado de las luces tiene el campo magnético máximo a su alrededor y colapsará con un pico de voltaje suficiente para formar un arco en el interruptor de la luz.

Observe que su diodo apunta hacia el lado + de su circuito. El campo cambiante produce un "EMF inverso" o voltaje que va en la dirección equivocada. La energía sale por la tubería por la que entró. (Espero haberlo entendido bien. Verificaré y editaré si lo tengo al revés). El diodo conducirá si el potencial, o el voltaje, a través del devanado del motor es más de aproximadamente 0.6 V en la dirección "incorrecta". Para DC, esto es sencillo. Para PWM, esto es más como CA y un circuito confiable de calidad es más complicado.

Como dijo @OlinLathrop, su resistencia base podría ser un poco grande. Como ejemplos típicos, 2N2222 y 2N3904 tienen una ganancia beta o actual de aproximadamente 30 en CC que aumenta con la frecuencia a 300-400. Si tiene mucho motor, el transistor no suministrará la corriente o se quemará. Puede calcular la disipación de potencia en el transistor en aproximadamente 1 W por amperio y mucho más si las cosas no están ajustadas correctamente. (No puede poner transistores bipolares en paralelo sin mucho trabajo adicional. A medida que se calientan, la resistencia disminuye y fluye más corriente y el que calienta más rápido acapara la corriente, generalmente hasta la destrucción). Puede ver que los pequeños controladores de motor vendidos para Arduinos tienen un disipador de calor o una gran parte con una sección de metal destinada a usarse con un disipador de calor.

La tapa suaviza los picos actuales. A medida que se ensanchan en el tiempo, disminuyen la corriente máxima y, por lo tanto, el voltaje que produce la corriente en el circuito es menor. Si su motor tiene escobillas, está obteniendo el flujo de corriente de encendido/apagado a la velocidad a la que gira el motor. De nuevo volvemos a las corrientes cambiantes ya los campos cambiantes. De aquí es de donde proviene el ruido de radiofrecuencia. Distribuir estos picos de corriente significa que la velocidad de cambio de la corriente es menor y, como resultado, la RFI (interferencia de radiofrecuencia) es menor. Apuesto a que si coloca una radio AM cerca de su circuito y la sintoniza en un lugar sin estación de radio, podrá saber cuándo está funcionando el motor. Pruebe tapas de diferentes tamaños y vea si detecta alguna diferencia.