Estoy presentando circuitos eléctricos a estudiantes de secundaria de Grado 9 como parte de una asignatura de ingeniería dedicada. Los estudiantes no tienen exposición previa a circuitos eléctricos.

Como parte de este módulo, quiero diseñar un controlador de motor para que lo construyan los estudiantes, ya sea utilizando una placa de pruebas o un soldador. El controlador del motor es necesario para conducir algunos dispositivos mecánicos más adelante en el curso.

Los motores en cuestión son los motores de pasatiempo DC que se muestran a continuación. Mi elección depende del precio (estos motores cuestan $ 1 / ea en liquidación).

1.5VDC, 650 mA M-13-2270-1.5V

12 VCC, 650 mA MF-26CS-18165-12.0V

Requisitos

Mi problema es diseñar un controlador de motor de CC con las siguientes especificaciones:

• Bidireccional (avance y marcha atrás)
• Control por botones / interruptores de palanca. Ya sea un par de botones de "avance / retroceso", o una palanca de dirección de "avance / retroceso" y un botón de "avance".
• Controle cualquiera de los dos tipos de motor: 1.5VDC, 650 mA M-13-2270-1.5V o 12 VDC, 650mA MF-26CS-18165-12.0V . Estoy planeando usar los motores de 1.5V para accionar pequeños mecanismos de engranajes, y el motor de 12V como un "cabrestante" para un modelo de elevador.
• Barato: menos de $ 5 en partes. Más barato es mejor. Se puede suponer un tamaño de clase de 30 estudiantes, por lo que puedo pedir piezas a granel en lotes de 50 o 100, lo que debería ayudar con el costo.
• Preferiblemente compatible con placas de pruebas para que las partes puedan reutilizarse para los estudiantes del próximo año.

Soluciones posibles

He considerado un IC SN754410 Quad Half-H Bridge que está disponible a bajo precio ($ 0.80 / ea a granel de eBay, es decir, Hong Kong). Sin embargo, esto tiene un voltaje de salida de 4.5-36 VDC. Creo que esto puede causar que el motor de 1.5V emita humo.

Por otro lado, consideré un puente H construido con transistores discretos baratos como el 2N2222. Sin embargo, no estoy seguro de los límites de potencia de tal puente H. También implica al menos una docena de partes, lo que puede ser un poco difícil para los estudiantes que nunca antes han tratado con la electrónica.

El problema

¿Qué transistores, circuitos integrados u otros componentes de conmutación puedo usar para construir un controlador de motor de CC que maneje motores de 1.5 y 12 V CC? Si puedo tener una idea de los componentes principales, puedo diseñar todas las cosas auxiliares (interruptores, resistencias de polarización, lo que sea).

Debe ser barato (necesitamos 30 de ellos) y construible por los estudiantes de 9º grado y su maestro. (Yo no soy el maestro).

Si el voltaje de salida del SN754410 pudiera reducirse para ser compatible con un motor de 1.5VDC, esa sería una manera muy fácil de resolver mi problema.

Yo mismo tengo muy poca experiencia práctica en electrónica, pero estoy dispuesto a RTFM si me lo indican.

La escuela puede hacer PCB básicos en una fresadora si es necesario.

Una forma sencilla sería utilizar un conmutador DPDT utilizando la siguiente disposición. También puede incluir un botón pulsador después de la batería si es necesario para la operación momentánea y también hay interruptores disponibles que tienen una posición central que está apagada. Solo asegúrate de usar un interruptor break-before-make para que no tengas pantalones cortos:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Estoy buscando algo similar para un robot controlado por microcontrolador que necesita manejar dos pequeños motores de CC que creo que funcionan a alrededor de 1.5v. Hasta hace poco, solo había estado familiarizado con el L293D (puente doble H), que se considera un controlador de motor de bajo voltaje, pero no lo suficientemente bajo para mi aplicación. Me aconsejaron que buscara usar un controlador mosfet ya que pueden manejar voltajes más bajos. Afortunadamente, encontré uno que puede manejar un rango de voltajes de suministro de 0 a 11 voltios. No sé si llego tarde a esta pregunta o no, pero es posible que desee ver los instrumentos de Texas DRV8835. Texas Instruments DRV8835

Hay controladores de motor prefabricados disponibles que usan este circuito integrado y también hay rupturas que puede obtener a las que se puede soldar el IC. Es un paquete relativamente pequeño, por lo que sería mucho más fácil crear un tablero si ya está conectado a un breakout.

Parece que Ti está vendiendo estos a 70 centavos por unidad, pero si estoy leyendo bien, eso es asumiendo que está comprando 1000 de ellos. Es probable que haya otros vendedores por ahí que los vendan en menor cantidad. Espero que esta respuesta haya ayudado.

Editar. Para agregar a lo anterior, cuando estaba buscando una solución similar cuando encontré este hilo, terminé encontrando un paquete 8835 ya montado e incluyendo los otros componentes esenciales completos con instrucciones de uso en Pololu. Van a $ 4.49 cada uno y admiten un rango de voltaje de 0 a 11 voltios. Elegí uno y lo implementé con éxito en un pequeño robot que cabe en la palma de mi mano, impulsado por dos pequeños motores de CC. Esta unidad fue fácil de conectar y funciona muy bien, es posible que desee comprobarlo. DRV8835 Portador de motor dual

También estoy usando un hilo en el foro Arduino.cc como mi informe de progreso, hay una especie de imagen fea de mi robot (hasta ahora) si tienes curiosidad. Pequeño robot que usa el controlador 8835 Tenga cuidado con el uso de bridas y cinta aislante. Es un prorotipo;)