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¿Qué es una PCB de control de motor y cómo funciona?

Índice del contenido

Los fabricantes de PCB diseñan placas de circuito para operar dispositivos o sistemas específicos. La PCB de control del motor, por ejemplo, hace funcionar un motor eléctrico, garantizando su correcto funcionamiento, eficiencia y seguridad. Estas funciones lo convierten en una parte crítica de los equipos y sistemas eléctricos. A continuación, profundizamos en este tipo de PCB y su aplicación en diferentes industrias.

¿Qué es un tablero de control de motores?

Es una placa de circuito impreso que se utiliza para operar un motor eléctrico. También puede llamarlo PCB controlador de motor, ya que regula la energía que llega a sus devanados, lo que hace que comience a girar o se detenga.

La placa también contiene la electrónica y los circuitos para ajustar velocidad y par. Otras funciones incluyen administración de energía para eficiencia y características de seguridad como protección contra sobrecarga y apagado térmico.

El tablero está disponible en diferentes tipos y tamaños. Puede ser un módulo simple para un pequeño Motor de corriente continua o un tablero complejo para el motor trifásico de un sistema o unidad industrial.

Algunos PCB de controlador se conectan a controladores separados y reciben entradas de controlador. Algunos incorporan el microcontrolador en sus circuitos, proporcionando funciones de control y accionamiento.

Un PCB de control para una máquina de torno.
Un PCB de control para una máquina de torno.
Recurso: https://www.youtube.com/watch?v=VqDopj8-BBA

Función de PCB de control del motor

Una PCB de motor garantiza su correcto funcionamiento. Recibe entradas del usuario o información del sensor, interpretando las señales para determinar la operación requerida. Utilizando las entradas realiza las siguientes funciones:

Arranque y parada del motor

La función principal de la placa de circuito del motor es iniciar y detener su rotación. La PCB abre el circuito de alimentación para conectarlo a una fuente de voltaje para la función de inicio.

La placa también contiene la electrónica que desconecta la fuente de alimentación para detener el motor y un circuito que aplica un voltaje de frenado inverso o resistencia de frenado.

Trotar y avanzar lentamente

Trotar y avanzar lentamente son operaciones motoras cotidianas. Al correr, la PCB aplica voltaje de línea total momentáneamente, arrancando y deteniendo el motor para producir breves impulsos de movimiento. Estos movimientos luego mueven una carga.

El avance lento inicia la rotación en ráfagas cortas pero a un voltaje más bajo. Estas operaciones son útiles al configurar máquinas herramienta o utilizar aplicaciones que requieren un posicionamiento preciso de la carga.

Comunicación y retroalimentación

Los circuitos de control de motores para sistemas avanzados cuentan con interfaces de comunicación para conectarlos a otros dispositivos o sistemas. Algunos incorporan sensores y otros dispositivos para operar en circuito cerrado, especialmente cuando están diseñados para sistemas inteligentes.

Protección de motores y circuitos

La placa contiene circuitos de detección de sobretemperatura y sobrecarga. Estos protegen la placa y otros circuitos contra fallas electricas y sobrecalentamiento.

Sin embargo, la protección continúa más allá del nivel del tablero. También incluye dispositivos de seguridad externos como relés y disyuntores para sobrecarga y cortocircuito proteccion.

Placas de circuitos de controlador de motor de puente H
Placas de circuitos de controlador de motor de puente H
Recurso: https://www.youtube.com/watch?4cxWFa4kg_o

Métodos de control de PCB del motor

El controlador del motor es la parte que controla directamente la energía que llega al estator o a las bobinas del inducido. Por lo general, contiene componentes discretos para manejar la corriente más alta y opera usando las entradas del controlador. La PCB de control típica utiliza este tipo de circuitos controladores.

Control de puente H

Los esquemas de un circuito de puente H forman una "H". Consta de cuatro interruptores agrupados en dos y comprende transistores bipolares o, más frecuentemente, MOSFET.

Al cerrar dos de estos interruptores se aplica energía en una dirección. Cerrar los otros dos interruptores cambia la polaridad y la dirección de rotación. El controlador H Bridge es el método de control más utilizado para motores de CC.

Control de resistencia variable

En este método, la PCB del controlador controla la cantidad de corriente que fluye en las bobinas del inducido mediante resistencias. Al variar la resistencia, ajusta el voltaje, regulando así la velocidad y el par.

Además del control de velocidad, las resistencias ayudan a limitar corrientes de irrupción. Tiene la ventaja de funcionar, garantizar niveles de voltaje seguros y evitar el sobrecalentamiento.

Control de PWM

PWM significa modulación de ancho de pulso. Se refiere a un método de control en el que el circuito controlador enciende y apaga rápidamente la alimentación, produciendo una serie de pulsos de onda cuadrada.


Variar la velocidad de encendido/apagado (frecuencia) cambia el ancho de los pulsos. Eso, a su vez, varía el voltaje, lo que permite que la PCB ajuste la velocidad sin reducir la corriente ni perder torque.

Diseño y disposición del tablero de control del motor paso a paso.
Diseño y disposición del tablero de control del motor paso a paso.
Recurso: https://www.researchgate.net

Tipos de placas de circuito de control de motores

Los diferentes tipos de motores utilizan varios tipos de placas de circuito de control. Según este método de clasificación, tenemos los siguientes tipos: PCB de CA, CC, paso a paso y de servomotor.

PCB de control del motor de CA

También puede llamarlo controlador de velocidad variable o inversor de CA. Funciona cambiando la frecuencia de potencia para controlar funciones como velocidad y par. El AC driver se adapta a usos que requieren una variación constante de velocidad.

PCB de control de motores de CC

El tipo CC convierte la entrada de CA en una corriente pulsada unidireccional. Normalmente se emplea en motores de CC que funcionan con alimentación de CA. La placa DC es popular en aplicaciones de baja velocidad.

PCB de control de motor paso a paso

Este tipo de controlador convierte la energía de entrada en una salida de CC pulsada, alimentándola a las fases del estator y haciendo que giren en "pasos". Este método de control elimina la necesidad de un sistema de retroalimentación. Aumentar la velocidad de los pulsos aumenta la velocidad de rotación y viceversa.

PCB de control de servomotor

Una PCB controladora de servomotor utiliza un resistencia variable (potenciómetro) y señal PWM para regulación de posición, velocidad o par. En su lugar, las versiones digitales utilizan un microprocesador. Un mecanismo de circuito cerrado con un sensor permite que el controlador y los circuitos del controlador garanticen el posicionamiento correcto.

La placa de circuito de control del motor de un scooter
La placa de circuito de control del motor de un scooter
Recurso: https://www.youtube.com/watch?tbB3edRw4o4

Aplicaciones de PCB de control de motores

El tablero de motor eléctrico es estándar en muchas aplicaciones, desde electrodomésticos hasta sistemas de automatización avanzados que se encuentran en las instalaciones de fabricación. A continuación se muestra una lista de aplicaciones que requieren este tipo de placa de circuito.

Electrónica de consumo

Estos PCB son parte integral de la electrónica de consumo como ventiladores, lavadoras, aires acondicionados, etc. Las placas regulan su funcionamiento e interactúan con varias entradas de dispositivos para proporcionar opciones de control avanzadas.

Equipos y sistemas de fabricación

La placa ejecuta sistemas motorizados como transportadores, Máquinas CNCy equipos de clasificación o embalaje en la industria manufacturera. Regula diversas funciones como rotación, retención de carga y actuación.

Sistemas automotrices

Diferentes sistemas automotrices utilizan PCB dedicados para regular el funcionamiento de varios componentes cruciales para el funcionamiento adecuado de los vehículos. Estos incluyen aire acondicionado, limpiaparabrisas, bombas múltiples y sistemas de apertura y cierre de ventanas.

Robótica

Los sistemas robóticos eléctricos dependen de las placas de circuito de control para mover brazos, pinzas y otras piezas. Estos sistemas robóticos encuentran aplicaciones prácticas en la automatización industrial, dispositivos y equipos médicos y otras industrias.

Vehículos eléctricos

Los automóviles eléctricos, scooters y otros vehículos eléctricos dependen de la electrónica controlada por PCB para una rotación precisa y otras funciones. Las placas de circuito se conectan a otros dispositivos, incluidos sensores, para regular la propulsión y el frenado.

Equipos militares y sistemas de defensa.

Los dispositivos militares motorizados y los sistemas de defensa contienen controladores únicos y placas de circuitos impulsores que arrancan, detienen y varían la velocidad para lograr las funciones deseadas. El control electrónico hace que los sistemas sean muy precisos, con otros beneficios como eficiencia energética.

Sistemas aeroespaciales

Los motores eléctricos mueven los flaps, el tren de aterrizaje y otros componentes de los aviones. Todos estos sistemas requieren PCB para recibir entradas y regular la energía, asegurando movimientos precisos. Las placas deben funcionar de forma fiable y soportar entornos hostiles.

Conclusión

La PCB de control de motores es una parte crítica de dispositivos o sistemas que utilizan motores eléctricos, desde electrodomésticos hasta la inmensa maquinaria de las plantas de fabricación. Tiene un circuito único que puede regular el funcionamiento, permitiendo velocidades variables y otros beneficios como protección contra sobrecarga y sobrecalentamiento.

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