H-Bridge na Breadboarde: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:02

H-Bridge je obvod, ktorý môže poháňať motor dopredu a dozadu. Môže to byť veľmi jednoduchý obvod, ktorého výstavba vyžaduje iba niekoľko súčiastok. Tento návod ukazuje, ako vytvoriť základný mostík H. Po dokončení by ste mali byť oboznámení so základnou operáciou mostíka H a byť pripravení prejsť na komplikovanejšie verzie, ktoré môžu podporovať väčšie a výkonnejšie motory.

Krok 1: Zhromažďovanie dielov

Potrebných je iba niekoľko dielov.1) Doska na chlieb 2) Malý jednosmerný motor schopný pracovať pri ~ 7 voltoch 3) 9-voltová batéria a odpojenie batérie 4) Štyri malé signálne tranzistory NPN. Tu používame 2N2222A. 2N3904 je ďalšie spoločné číslo dielu a urobia ho tisíce ďalších. 5) Štyri 22k ohmové rezistory 6) Dva tlačidlové prepínače 7) Prepínače alebo náhradný drôt na pripojenie všetkého

Krok 2: Teória mostíka H

H-Bridge je obvod, ktorý môže poháňať jednosmerný motor vpred a vzad. Smer motora sa mení prepnutím polarity napätia, aby sa motor otočil tak alebo onak. To sa dá ľahko preukázať priložením 9-voltovej batérie na vodiče malého motora a následným prepnutím svoriek na zmenu smeru. H-Bridge je pomenovaný podľa základného obvodu, ktorý ukazuje, že funguje. Obvod pozostáva zo štyroch prepínačov, ktoré dopĺňajú obvod pri použití v pároch. Keď sú spínače S1 a S4 zatvorené, motor začne pracovať a točí sa. Keď sú S2 a S3 zatvorené, motor začne pracovať a točí sa iným smerom. Všimnite si toho, že S1 a S2 alebo S3 a S4 by nikdy nemali byť zatvorené dohromady, aby sa zabránilo skratu. Fyzické spínače sú očividne nepraktické, pretože nikto tam nebude sedieť a prepínať prepínače vo dvojiciach, aby sa ich robot mohol pohybovať dopredu alebo dozadu. Tu prichádzajú tranzistory. Tranzistor funguje ako polovodičový spínač, ktorý sa zatvára, keď je na jeho základňu aplikovaný malý prúd. Pretože na aktiváciu tranzistora je potrebný iba malý prúd, sme schopní dokončiť jednu polovicu obvodu jediným signálom. To je dosť teórie na začiatok, takže môžeme začať stavať.

Krok 3: Napájanie mostíka H

Začneme položením elektrického vedenia. Pripojte batériu k jednému rohu napájacej zbernice. Konvenciou je pripojiť kladné napätie k hornému radu a záporné k dolnému radu na označenie signálov HIGH a LOW. Potom spojíme hornú a dolnú súpravu energetických autobusov.

Krok 4: Tranzistor ako prepínač

Ďalším krokom je nastavenie tranzistorov. V teoretickej časti si pripomeňme, že na stavbu mostíka H potrebujeme štyri prepínače, takže tu použijeme všetky štyri tranzistory. Sme tiež obmedzení na rozloženie dosky, takže skutočný obvod nebude pripomínať písmeno H. Pozrime sa rýchlo na tranzistor, aby sme pochopili tok prúdu. Na každom tranzistore sú tri nohy známe ako kolektor, základňa a žiarič. Nie všetky tranzistory zdieľajú rovnaké poradie, takže ak nepoužívate jedno z čísiel dielov uvedených v prvom kroku, prečítajte si technický list. Keď je na základňu aplikovaný malý prúd, z kolektora môže prúdiť ďalší väčší prúd vysielač. To je dôležité, preto to zopakujem. Tranzistor umožňuje malým prúdom ovládať väčší prúd. V takom prípade by mal byť emitor vždy pripojený k zemi. Všimnite si, že aktuálny tok je na obrázku nižšie znázornený malou šípkou.

Krok 5: Prepínanie polarít

Teraz zoradíme tranzistory v spodnej polovici dosky, pričom obrátime orientáciu pre každý druhý tranzistor. Každý pár susedných tranzistorov bude slúžiť ako jedna polovica H-mostíka. V strede musí byť ponechaný primeraný priestor, aby sa zmestili niektoré prepojky a prípadne motorové vodiče. Ďalej pripojíme kolektor tranzistorov a emitor k zberniciam kladného a záporného výkonu. Nakoniec pridáme prepojky, ktoré sa pripoja k vodičom motora. Tranzistory sú teraz pripravené na prechod prúdu, keď je aktivovaná základňa.

Krok 6: Použitie signálu

Na každý z tranzistorov musíme v pároch aplikovať malý prúd. Najprv musíme pripojiť odpor k základni každého tranzistora. Potom každú sadu rezistorov pripojíme k spoločnému bodu v príprave na pripojenie prepínača. Potom pridáme dva prepínače, ktoré sa tiež pripájajú k pozitívnej zbernici. Tieto prepínače aktivujú jednu polovicu mostíka H naraz. A nakoniec zapojíme motor. To je všetko. Pripojte batériu a otestujte svoj obvod. Motor by sa mal otáčať jedným smerom, keď je stlačené jedno tlačidlo, a opačným smerom, keď je stlačené druhé tlačidlo. Tieto dve tlačidlá by nemali byť aktivované súčasne.

Krok 7: Získanie jasného obrazu

Tu je schéma celého obvodu v prípade, že ho chcete uložiť ako referenciu. Pôvodná grafika je s láskavým dovolením Oomlout.

Krok 8: Viac energie pre Ya

Dobre, takže máte nový lesklý mostík H na doske. Teraz čo? Dôležité je, aby ste rozumeli tomu, ako funguje základný mostík H a čo je podstatné, bez ohľadu na to, akú silu tlačíte. Tu je pár tipov, ako to urobiť ešte o krok ďalej, aby ste podporili väčšie motory a vyšší výkon. - Na ovládanie otáčok motora môžete namiesto dvoch prepínačov použiť moduláciu šírky impulzu (PWM). Je to jednoduché, keď máte k dispozícii mikrokontrolér, a dá sa to dosiahnuť aj pomocou časovača IC s časovačom 555 alebo 556 a niekoľkých pasívnych bez väčších problémov. - Kľúčom k podpore motorov s vyšším výkonom sú tranzistory s vyšším výkonom. Tranzistory so stredným výkonom a výkonové MOSFETy v puzdrách TO-220 zvládnu podstatne viac energie ako tranzistory TO-92 s nízkym výkonom, ktoré tu používame. Výkon zvýšia aj správne chladiče. - Väčšina mostov H je postavená pomocou tranzistorov NPN aj PNP, aby sa zabránilo skratom a optimalizoval tok prúdu. Na zjednodušenie obvodu sme tu použili iba NPN. - Diódy Flyback sa zvyčajne používajú v H-mostíkoch s vyšším výkonom na ochranu zvyšku obvodu pred nebezpečným napätím, ktoré produkujú cievky motora pri odpojení napájania. Tieto diódy sú aplikované cez tranzistor v smere toku prúdu a odolávajú týmto škodlivým spätným napätiam EMF. - TIP 102 a TIP 107 sú dvojicou komplementárnych výkonových tranzistorov, ktoré majú vstavané diódy flyback. TIP 122/127 a 142/147 sú podobné páry výkonových tranzistorov. To by malo stačiť na to, aby ste sa dostali správnym smerom, ak chcete pokračovať.