Motor DC de controle remoto usando módulo RF (Parte 9/23)

Os motores DC são comumente usados ​​em projetos eletrônicos e elétricos. Pode ser um robô seguidor de linha, um carro com controle remoto, persianas e portas eletrônicas, fechaduras digitais, drones e helicópteros, etc; os motores DC são usados ​​em uma variedade de aplicações. Muitas dessas aplicações requerem o controle remoto das operações do motor CC. Aqui, controlar o motor refere-se a ligar ou desligar o motor, alterar sua velocidade e alterar a direção de sua rotação. Por exemplo, um carro controlado remotamente pode exigir o início do movimento ou a parada, o aumento ou a diminuição da aceleração ou o movimento para frente ou para trás, controlando os fatores mencionados acima dos motores CC acoplados às suas rodas.

Este projeto é uma demonstração simples de controle remoto de um motor DC, ligando-o ou desligando-o e alterando o sentido de sua rotação. O conceito ilustrado no projeto pode ser utilizado em diversas aplicações onde microcontrolador pode ou não estar em uso. Qualquer outro projeto complexo usando um microcontrolador pode utilizar este conceito alterando a seção do receptor deste projeto, onde o circuito do motor DC conectado diretamente ao receptor RF aqui também pode ser conectado através de um microcontrolador.

Fig. 1: Protótipo de controlador de motor RF DC

O módulo RF utilizado no projeto é o módulo 434 MHz. Ele transmite dados a uma taxa de transmissão de 1 Kbps a 10 Kbps e pode ter um alcance operacional de até 300 metros. Aprenda sobre a configuração básica do transmissor e receptor RF. O alcance operacional pode ser estendido usando uma antena de tamanho padrão e aumentando a potência de transmissão da antena. Saiba mais sobre como aumentar o alcance operacional do módulo RF.

O módulo RF pode transmitir dados de 4 bits de uma só vez. Um conjunto de 2 bits é necessário como sinal de controle para operação remota de um único motor CC. O projeto mostra o controle de dois motores 12V 3000RPM DC na seção do receptor usando o sinal de controle de 4 bits. O IC L293D (que pode controlar no máximo dois motores DC) é usado no circuito.

Componentes necessários

Fig. 2: Diagrama de blocos do controlador de motor RF DC

Conexões de Circuito

O circuito possui duas seções – transmissor e receptor. A seção do transmissor é a configuração básica do transmissor de RF, conectando o transmissor de RF a uma antena e um IC codificador HT12E. O byte de endereço do transmissor é definido como 0x00 aterrando todos os pinos de endereço, e o pino 14 também é conectado ao terra para permitir uma transmissão ininterrupta. Os interruptores push-to-on são conectados aos pinos de dados do codificador IC que estão conectados ao VCC em outro terminal. Por padrão, os pinos de dados do codificador são conectados ao terra, mas ao pressionar uma chave, o respectivo pino obtém uma entrada ALTA.

No lado do receptor, o receptor RF é configurado de acordo com sua configuração básica, conforme ditado pelas folhas de dados do receptor RF e do decodificador IC HT12D. O byte de endereço do decodificador IC é definido como 0x00 para corresponder ao byte de endereço do transmissor RF.

Fig. 3: Protótipo do lado do transmissor do controlador de motor RF DC

Os bits de dados D0 a D3 do IC decodificador HT12D são conectados ao controlador do driver do motor L293D. Os bits de dados não podem ter interface direta com o IC L293D. Os motores DC funcionam com uma fonte de alta corrente de 12 Vcc, enquanto o circuito receptor de RF opera com uma fonte de 5 V. Uma contracorrente do circuito do motor DC pode danificar os pinos de dados do IC do decodificador. Portanto, os pinos de dados são primeiro conectados a optoacopladores, que interrompem a corrente de retorno. O optoacoplador é uma espécie de isolador óptico ou relé óptico. O optoacoplador possui um diodo IR embutido em uma extremidade e um fototransistor na outra extremidade. Quando a corrente flui através do diodo IR, ela dispara uma corrente no fototransistor de acordo com sua configuração. Os optoacopladores 4N35 usados ​​no circuito possuem seis pinos com a seguinte configuração de pinos –:

Fig. 4: Diagrama de pinos do optoacoplador 4N25

Os pinos de dados do IC decodificador são conectados ao pino anódico dos optoacopladores e o pino catódico dos optoacopladores é aterrado. O coletor dos optoacopladores recebe VCC e a corrente de saída para os pinos L293D IC é extraída do pino emissor dos optoacopladores. Um optoacoplador é usado para cada pino de dados do IC decodificador. Os respectivos status dos pinos de dados são refletidos como nos pinos emissores dos optoacopladores.

O L293D é o IC do driver de controle do motor. Possui 16 pinos com a seguinte configuração de pinos:

O pino coletor dos optoacopladores com interface com D0 e D1 são conectados à entrada 1 e à entrada 2 do IC L293D, respectivamente. O motor a ser controlado pelos bits D0 e D1 é conectado entre os pinos de Saída 1 e Saída 2 do L293D. O pino coletor dos optoacopladores com interface com D2 e ​​D3 é conectado à entrada 3 e à entrada 4 do IC L293D, respectivamente. O motor a ser controlado pelos bits D2 e ​​D3 é conectado entre os pinos de Saída 3 e Saída 4 do L293D. Uma alimentação de 5 V é fornecida ao pino VSS e uma alimentação de 12 V de outra bateria é fornecida ao pino VS do IC. Os pinos 4, 5, 12 e 13 estão conectados ao terra.

Como funciona o circuito

No lado do transmissor, interruptores push-to-on são usados ​​para alterar o status dos bits de dados do codificador. Pressionar a chave aciona o respectivo bit de dados para ALTO, que caso contrário, por padrão, permanece BAIXO. A transmissão é ininterrupta e, por padrão, 0x0 é transmitido.

No lado do receptor, os bits de dados são recebidos dos pinos de dados do IC decodificador. Na transmissão bem-sucedida do nibble de controle, o respectivo bit de dados do decodificador tem o mesmo status do respectivo bit de dados do codificador IC, ou seja, se D0 do codificador IC for comutado para o status HIGH, D0 do decodificador IC também se tornará HIGH. Quando um bit de dados do decodificador IC é ALTO, a corrente flui através do ânodo para o cátodo do optoacoplador conforme o ânodo é conectado ao pino de dados e o cátodo é aterrado. Isso liga o LED IR e ativa o fototransistor. O pino base dos optoacopladores não está conectado. Os pinos coletores são conectados ao VCC e os pinos emissores saem aos pinos L293D. Assim, o fototransistor funciona como um diodo conectado entre o coletor e o emissor. Ao receber sinais infravermelhos devido ao sinal HIGH em um pino de dados, a junção coletor-emissor é polarizada diretamente e um sinal HIGH é emitido para o respectivo pino L293D.

Os pinos de entrada lógica do L293D são, portanto, interligados aos pinos de dados do CI decodificador da seguinte maneira:

O CI L293D controla os motores CC de acordo com as seguintes tabelas verdade:

O motor 1 está conectado entre os pinos 3 (saída 1) e 6 (saída 2) do IC L293D. Enquanto o motor dois está conectado entre os pinos 11 (saída 3) e 15 (saída 4) do IC L293D. Os motores permanecem parados até que os pinos de habilitação permaneçam em nível BAIXO ou os pinos de habilitação recebam ALTO, mas ambos os pinos de entrada respectivos ao motor estão em ALTO ou BAIXO. No circuito, os pinos de habilitação 1 e 9 são padrão para HIGH e o nibble padrão transmitido em RF é 0x0, permanece o sinal LOW para os pinos de entrada do L293D. Portanto, ambos os motores permanecem na condição de parada por padrão.

Fig. 5: Protótipo do lado do receptor do controlador de motor RF DC

Para controlar o motor 1, os bits D3 e D2 do sinal de transmissão precisam ser alterados. Ao pressionar a chave conectada ao pino D3 do codificador, 0x8 é transmitido. Isso, por sua vez, altera o status do pino de entrada 2 do L293D para ALTO, enquanto as entradas 1, 3 e 4 permanecem BAIXO. Assim, o motor 1 gira no sentido horário de acordo com a tabela verdade de L293D. Ao pressionar a chave conectada ao pino D2 do encoder, 0x4 é transmitido. Isso, por sua vez, altera o status do pino de entrada 1 do L293D para ALTO, enquanto as entradas 2, 3 e 4 permanecem BAIXO. Assim, o motor 1 gira no sentido anti-horário de acordo com a tabela verdade do L293D. As operações no motor 1 estão resumidas abaixo:

Para controlar o motor 2, os bits D1 e D0 do sinal de transmissão precisam ser alterados. Ao pressionar o interruptor conectado ao pino D1 do codificador, 0x2 é transmitido. Isso, por sua vez, altera o status do pino de entrada 3 do L293D para ALTO, enquanto as entradas 1, 2 e 4 permanecem BAIXO. Assim, o motor 2 gira no sentido anti-horário de acordo com a tabela verdade do L293D. Ao pressionar o interruptor conectado ao pino D0 do codificador, 0x1 é transmitido. Isso, por sua vez, altera o status do pino de entrada 4 do L293D para ALTO, enquanto as entradas 1, 2 e 3 permanecem BAIXO. Assim, o motor 2 gira no sentido horário de acordo com a tabela verdade do L293D. As operações no motor 2 são resumidas abaixo – :

Diagramas de circuito

Diagrama de Circuito-RF-DC-Motor-Controlador

Vídeo do Projeto