Control PWM de un motor DC con microcontroladores PIC

Extracto del Capítulo IX del libro
Cómo programar en lenguaje C los microcontroladores PIC16F88, 16F628A y 16F877A. 2da edición

Los periféricos son los subsistemas que le añaden gran poder y versatilidad a un microcontrolador ya que, al estar incluidos dentro de éste, simplifican enormemente el proceso de diseño, tanto en hardware como en software, de una determinada aplicación. Entre los más importantes están los módulos PWM (Modulación de Ancho de Pulso) , los convertidores analógico/digital (Convertidor A/D), los módulos de comunicación serial SSP y AUSART (SCI) y los comparadores. En esta página se describe la operación de un control PWM para un motor DC utilizando microcontroladores PIC con el compilador mikroC PRO.

Control PWM

El control PWM es uno de los tres posibles modos de operación del módulo CCP de los microcontroladores PIC16F88, 16F628A y 16F877A, y se describe a continuación debido a su gran importancia en el campo de la automatización.

Una señal PWM es una forma de onda digital binaria de una determinada frecuencia y ciclo de trabajo (duty cycle) variable. Un ejemplo típico de aplicación es el control PWM de potencia (figura 9.1), que se suele utilizar para el control de una lámpara incandescente o un motor DC. Si se considera que el nivel 0 representa OFF y el nivel 1 representa ON, la potencia que consume la carga será directamente proporcional a la duración del pulso.

Control pwm

Figura 9.1 Control PWM de potencia

En este modo, el pin CCP1 produce una señal PWM de hasta 10 bits de resolución, lo que significa que se tienen hasta 1024 opciones de configuración del ciclo de trabajo. Este pin tiene que configurarse como salida por medio del registro TRISB. La figura 9.2 muestra un diagrama de bloques del módulo CCP operando como control PWM.
Módulo pwm de los microcontroladores pic

Figura 9.2 Diagrama de bloques del control PWM (microcontroladores PIC16F88, 16F628A y 16F877A)

Una señal PWM (figura 9.3) se caracteriza por una base de tiempo (período) y un tiempo durante el cual la salida tiene un nivel alto (ciclo de trabajo). La frecuencia es el inverso del período.
Señal pwm de los microcontroladores pic

Figura 9.3 Señal PWM

Funciones de mikroC PRO para control PWM

mikroC PRO para control PWM
Tabla 9.1 Funciones de mikroC PRO para control PWM

PIC16F88 en C (mikroC PRO) - Ejemplo

Estos ejemplos corresponden al PIC16F88. El código fuente para los microcontroladores PIC16F628A y 16F877A se encuentra en las carpetas correspondientes que acompañan a este libro.
Con una frecuencia de oscilador (FOSC) de 4MHz se tiene un período (TOSC) de 0,25 us; si el prescaler del Timer2 tiene un valor de 1, entonces se pueden calcular los períodos mínimo y máximo de la señal PWM y las frecuencias máxima y mínima permitidas, respectivamente. El período mínimo se obtiene cuando el registro PR2 tiene un valor de 0, por lo tanto:

TPWMmín=(0+1)x4x0,25x1=1 us

Y la frecuencia máxima será :f PWMmáx=1MHz

El período máximo se obtiene cuando el registro PR2 tiene un valor de 255:

TPWMmáx=(255+1)x4x0,25x1=256 us

Y la frecuencia mínima será :f PWMmín=3.906Hz

En el siguiente ejemplo se trabaja con una frecuencia PWM de 5kHz.

Ejemplo-PWM_1.c: Realizar un control PWM de un motor DC de 12V para el ajuste de la velocidad en cinco pasos que se pueden seleccionar por medio de un pulsador conectado en RB7. Inicialmente el motor DC se encuentra detenido, al pulsar la primera vez la velocidad será del 25%, la segunda el 50%, la tercera el 75% y la cuarta el 100%. Si se vuelve a presionar, el motor DC se detiene. La velocidad actual se muestra en el LCD (figuras 9.4.1 y 9.4.2).

Control pwm de un motor dc con microcontroladores pic

Figura 9.4.1 Control PWM de un motor DC con los microcontroladores PIC16F88 y 16F628A

//PWM_1.c
//Declaración de las 12 variables necesarias para la conexión
//del módulo LCD.
sbit LCD_RS at RB5_bit;
sbit LCD_EN at RB6_bit;
sbit LCD_D4 at RB1_bit;
sbit LCD_D5 at RB2_bit;
sbit LCD_D6 at RB3_bit;
sbit LCD_D7 at RB4_bit;

sbit LCD_RS_Direction at TRISB5_bit; 
sbit LCD_EN_Direction at TRISB6_bit;
sbit LCD_D4_Direction at TRISB1_bit;
sbit LCD_D5_Direction at TRISB2_bit;
sbit LCD_D6_Direction at TRISB3_bit;
sbit LCD_D7_Direction at TRISB4_bit;
// Fin de declaración de variables de conexión.
char contador=0,estado=1;

void main(){ 
OSCCON=0x60;                //Oscilador interno a 4MHz (TCI=1 us).
while (OSCCON.IOFS==0);  //Esperar mientras el oscilador está inestable.
PORTB=0x00;                 //Inicialización.
ANSEL=0x00;                 //Bits AN6:AN0 como E/S digital.
TRISB0_bit=0;               //RB0 como salida.
Lcd_Init();                 //Inicializa el LCD.
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);        //Borra el display.
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF);   //Apaga el cursor.
Lcd_Out(1,3,"Control PWM.");
PWM1_Init(5000);            //Frecuencia PWM.
PWM1_Start();
while (1){
 if (Button(&PORTB,7,1,0)) estado=0;     //Si se pulsa.
 if (estado==0 && Button(&PORTB,7,1,1)){ //Si se pulsa y se libera.
  contador++;
  if (contador>4) contador=0;
  estado=1;
 }
 switch (contador){
  case 0:
   Lcd_Out(2,3,"Veloc.=  0%");
   PWM1_Set_Duty(0);
   break;
  case 1:
   Lcd_Out(2,3,"Veloc.= 25%");
   PWM1_Set_Duty(64);
   break;
  case 2:
   Lcd_Out(2,3,"Veloc.= 50%");
   PWM1_Set_Duty(127);
   break;
  case 3:
   Lcd_Out(2,3,"Veloc.= 75%");
   PWM1_Set_Duty(191);
   break;
  case 4:
   Lcd_Out(2,3,"Veloc.=100%");
   PWM1_Set_Duty(255);
 }
}
}
Otros temas que también encontrarás en este libro:
  • Convertidor A/D de 7 canales (PIC16F88 y 16F877A)
  • Selección del reloj de conversión
  • Registros de resultado
  • Funciones de mikroC PRO para conversión A/D
  • Ejemplos de programación de conversión A/D