Actividad 4: El Puente H con Transistores

Puente H con transistores

Dentro de las muchas aplicaciones en las cuales se hace uso de los transistores, una de las más comunes es para el control de motores eléctricos. En algunas ocasiones se requiere que el motor gira en un sentido para lo cual vasta con usar un transistor en cascada con el motor a fin de que este funcione a manera de interruptor mediante un pequeño pulso aplicado a la base del transistor, esto nos permitiría el control de motores de mucha potencia con señales o voltaje pequeños.

En la siguiente figura se observa un ejemplo de esto, en donde tenemos una fuente de 9v la cual será usada para impulsar el motor, tenemos el clásico transistor 2N2222 de tipo NPN, este transistor esta en serie con el motor (M) el cual está en paralelo con un diodo (1N4001) también conocido como diodo en antiparalelo, este diodo sirve para proteger el transistor de picos de corriente inducidos por el motor al desconectarlo. El transistor hará las veces de interruptor, el cual permitirá o no el paso de la corriente entre colector y emisor, dejando que esta pase a través del motor permitiendo que este se mueva, al aplicarle el voltaje suficiente en la base para ponerlo en la zona de saturación, como se comentó en la actividad anterior, en el caso contrario si aplicamos un voltaje muy pequeño en la base del transistor al punto de dejarlo en la zona de corte este se abrirá evitando que circule la corriente y por ende el motor se detiene.

Que es un Puente H

Un puente H es un circuito electrónico que permite controlar el sentido de gira un motor de corriente continua (motor DC), aunque que también es posible controlar la velocidad de giro y son ampliamente usados en la robótica. En este tipo de motores dc, el sentido de giro depende de la polaridad con que es alimentado el motor, es decir que basta con invertir los cables de alimentación para que la corriente circule en un sentido u otro, provocando que el motor cambie su sentido de giro. El nombre puente H viene de su representación gratifica, ya que las conexiones semejan la letra H. En la siguiente imagen tenemos una representación sencilla de un puente H usando simplemente 4 interruptores S1, S2, S3 y S4, una fuente y el motor M. En primer lugar miremos que pasaría si no cerramos ninguno de los 4 interruptores, bueno claramente no hay circulación de corriente a través del motor por ende el motor no gira.

Ahora que pasa si cerramos solo los interruptores S1 y S4, vemos que el voltaje positivo (+) de la fuente llega al conector A del motor a través del S1, pasa a través del motor y completa su recorrido llegando al negativo (-) por medio de S4, permitiendo que la corriente complete su recorrido, así el motor girara en un sentido, como se muestra en la siguiente figura.

Ahora si cerramos solo los interruptores S2 y S4, vemos que ahora el voltaje positivo (+) de la fuente entra por el conector B del motor por medio de S2, pasa a través del motor y completa su recorrido llegando al terminal negativo (-) por medio de S3, completando así su recorrido la corriente, generando que el motor gira en el otro sentido, como se muestra en la siguiente figura.

Es necesario aclarar que en este montaje no está permitido algunas combinaciones al momento de cerrar los interruptores ya que ponen en corto la fuente al conectar directamente el positivo y el negativo. Las combinaciones no permitidas serian; S1 y S3 o S2 y S4 simultáneamente.

Puente H con transistores

Al inicio del blog vimos cómo usar un transistor para hacer girar el motor en un solo sentido, ahora para lograr que gire en ambos sentidos lo que vamos hacer es cambiar los 4 interruptores por 4 transistores NPN funcionando como interruptores en los dos estados que nos interesan de momento que son en saturación (como interruptor cerrado ON) al aplicarle un voltaje positivo en la base o en corte (como interruptor abierto OFF) al aplicarle un voltaje cercano a cero en la base. Con esto en mente, reemplacemos lo interruptores por los transistores NPN como se muestra en la siguiente figura.

De forma similar que en el puente H con interruptores, tenemos que si aplicamos un voltaje positivo en la base de los transistores Q1 y Q4 estos entraran en saturación, permitirán el paso de la corriente desde el terminal positivo, pasando por Q1, atravesando el motor y por ultimo pasando por Q4 hasta llegar al terminal negativo, provocando que el motor gire en un sentido. De igual forma si solo aplicamos un voltaje positivo en las bases de Q2 y Q3 entraran en saturación, permitiendo el paso de corriente desde el terminal positivo, pasando por Q2, atravesando el motor y pasando por Q3 hasta terminar su recorrido en el terminal negativo de la fuente, así el motor girara en el otro sentido. Recordemos que para este tipo de montajes de Puente H a base de transistores solo se permiten esas combinaciones de transistores las demás pueden causar cortos dañando la fuente.

Actividad:

Para esta actividad el estudiante deberá hacer el siguiente montaje de un Puente H con Transistores NPN en la plataforma online Tinkercad vista en la actividad 2, después de realizar el montaje deberá probar su funcionamiento activando y desactivando los interruptores adecuados para lograr que el motor gire en un sentido o en el otro. 

Entregar:

Como evidencia el estudiante de forma individual deberá enviar un video corto donde muestre como el motor cambia de sentido de giro al activar o desactivar los transistores adecuados para cada cambio de giro mediante los interruptores S1, S2, S3 y S4. El vídeo de la simulación deberá enviarlo al siguiente correo y con el asunto:

Correo: electronica2020colgalan@gmail.com

Asunto: Actividad 4: "Puente H con Transistorres" Nombre y Apellido" grado 10

NOTA: 

La fecha limite de entrega es martes 05/05/2020 hasta la media noche. Es muy importante enviar la evidencia correspondiente. Las inquietudes o dudas se responderán en el horario de mañana y deben ser enviadas al correo electronica2020colgalan@gmail.com, o al final del blog en la sección de comentarios.