Come realizzare un ponte ad H: 15 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Un H-bridge è un tipo di circuito che è possibile utilizzare per far girare un motore CC reversibile sia in senso orario che antiorario.

In altre parole, questo circuito consente di invertire rapidamente la direzione di rotazione di un motore utilizzando un interruttore o un chip controller per cambiarne la direzione.

Ti mostrerò come realizzare la forma più semplice e affidabile di ponte H che io sappia realizzare. Devo avvertirti che questo non è affatto il miglior progetto di ponte H e, in effetti, ha un paio di difetti che spiegherò più avanti.

Anche se non hai mai realizzato un ponte H prima o hai semplicemente bisogno di un circuito in grado di invertire la direzione di rotazione di un motore, allora questo circuito è una soluzione rapida e semplice.

Notare che:

Questo H-Bridge non va bene. Puoi creare ponti H semplici molto migliori e lo sto mantenendo per scopi di archiviazione. Dai un'occhiata a questo Skitter Bot Instructable per imparare a crearne uno più semplice.

Passaggio 1: vai a prendere le cose

Ecco cosa devi ottenere:

4 - Relè Reed SPST 5VDC 1 - Relè Reed SPDT 5VDC 1 - confezione di morsetti per batteria 9V 1 - Batteria 9V 1 - Interruttore a levetta o scorrimento (SPST) 1 - Regolatore di tensione 7805 1 - Scheda PC 1 - Motore DC

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Passaggio 2: la verità sui ponti H

Un H-bridge è una serie di quattro interruttori controllabili in cui sono presenti due serie di due interruttori.

Una serie di interruttori quando chiusi consente all'elettricità di fluire in un modo. L'altro set di interruttori consente all'elettricità di fluire nella direzione opposta.

Un'altra caratteristica importante di un ponte H è che in genere può utilizzare una tensione più piccola (5 V CC da un microcontrollore, ad esempio) per controllare una tensione molto più grande (12 V CC utilizzata per alimentare un motore). Queste due sorgenti di tensione separate sono mantenute isolate l'una dall'altra.

I ponti H possono essere realizzati con 4 relè o 4 transistor.

Il miglior tipo di ponte H è realizzato con transistor poiché questi possono essere facilmente utilizzati per controllare la velocità di un motore (utilizzando la tensione più piccola per modulare la tensione del motore molto più grande). Un H-bridge realizzato con relè (come quello che stiamo realizzando) non può essere facilmente utilizzato per modificare la velocità di un motore (a meno che, ovviamente, la tensione del motore non venga fornita da una fonte di alimentazione modulabile… non è in grado di modulare la fonte di alimentazione per rallentare il motore. La potenza deve essere ridotta per rallentare il motore prima che passi attraverso il ponte H).

Passaggio 3: come funziona

Il ponte H che stiamo realizzando utilizza i relè.

Ciò che questo significa per te è che il motore girerà il più velocemente possibile in una direzione e poi, quando invertito, girerà il più velocemente possibile nell'altra direzione. L'unica cosa che rallenterà la rotazione del motore è se si dispone di un controller in grado di modulare il segnale di alimentazione a 9VDC PRIMA che entri nel ponte H.

Quando le bobine su "Relè 1" e "Relè 4" sono tirate in alto (l'elettricità scorre attraverso di esse), il motore girerà in avanti (vedere "Immagine 1").

Quando le bobine su "Relè 2" e "Relè 3" sono tirate in alto (l'elettricità scorre attraverso di esse), il motore girerà all'indietro (vedi "Immagine 2").

Quando le bobine su "Relè 1" e "Relè 2" vengono tirate in alto (l'elettricità scorre attraverso di esse), il motore smetterà di girare (vedere "Immagine 3").

Quando le bobine su "Relè 3" e "Relè 4" vengono tirate in alto (l'elettricità scorre attraverso di esse), il motore smetterà di girare (vedere "Immagine 4").

********AVVERTIMENTO***********

Vuoi EVITARE:

"Relè 1" e "Relè 3" tirati in alto. Questo è un cortocircuito poiché non c'è carico per il passaggio dell'elettricità. Succederanno cose brutte! (vedi "Immagine 5")

"Relè 2" e "Relè 4" tirati in alto. Questo è un cortocircuito poiché non c'è carico per il passaggio dell'elettricità. Succederanno cose brutte! (immagina "Immagine 6")

Più di 2 relè vengono tirati in alto contemporaneamente. Succederanno cose brutte.

Passaggio 4: sul nostro circuito

Il nostro circuito include un ponte H composto da 4 relè SPST (unipolari a una via) e 1 relè SPDT aggiuntivo (unipolare a due vie) che verrà utilizzato per commutare tra i 2 set di 2 relè. Va bene…. quindi è così che funziona… L'alimentazione dalla batteria va al regolatore di tensione 7805 dove viene convertita a 5V. L'alimentazione dalla batteria va anche a "Relè 1" e "Relè 2" dove va al motore (ma stiamo anticipando noi stessi). L'alimentazione a 5 V va sia alla bobina del relè SPDT ed è passando anche per il relè SPDT. Quindi, quando l'interruttore è chiuso, 5V scorre attraverso la bobina del relè SPDT e anche 5V viene instradato attraverso il relè SPDT alle bobine di "Relè 1" e "Relè 4" costringendoli a chiudersi. Ciò consente a 9V di fluire attraverso "Relè 1" e "Relè 4" in modo che il motore possa girare in senso orario. In altre parole, quando chiudiamo l'interruttore collegato alla bobina sul relè SPDT, stiamo attivando il ponte H per consentire al motore di girare in senso orario. Pertanto, se vogliamo che il motore ruoti in senso antiorario, tutto ciò di cui abbiamo bisogno per fare è spostare l'interruttore nella direzione opposta. Questo cambierà il percorso attraverso il quale l'elettricità passa attraverso il relè SPDT e a sua volta chiude "Relè 2" e "Relè 3" (e per estensione apre "Relè 1" e "Relè 4").

Passaggio 5: inizia la saldatura

Salda i tuoi 4 relè SPST al PCB il più vicino possibile (vedi immagine secondaria). Se non sai come saldare, impara a saldare. Quindi, salda il relè SPDT (la cosa simile a una scatola) alla scheda il più vicino possibile ai relè SPST (vedi immagine secondaria) Infine, nei registri all'estremità sinistra o destra della scheda, salda il tuo regolatore 7805 5V (vedi immagine secondaria). Ora dovresti avere tutto i tuoi componenti principali collegati alla scheda (vedi immagine principale).

Passaggio 6: saldare alcuni fili

Ora vorrai collegare i cavi ai tuoi componenti in modo che siano effettivamente collegati insieme e possano fare le cose.

Per cominciare, saldare un filo nero su un lato della bobina su ciascun relè SPST. Scegli un punto sul PCB dove ci sono almeno 8 slot vuoti e non sono collegati a nessuno dei componenti e poi salda tutti e 4 i fili insieme sul lato inferiore della scheda.

Passaggio 7: saldare altri fili

È quindi necessario collegare due fili a ciascuno dei pin di uscita sul relè SPDT. Considera ciascuno di questi due fili appartenenti allo stesso set di fili. Collegare un set di fili alle bobine sui due relè più vicini. Collegare l'altro set di fili alle bobine sui due relè più lontani (per chiarimenti vedere le note dell'immagine).

Passaggio 8: saldare ancora più fili

Collegare il pin centrale del primo relè all'ingresso 9V sul regolatore di tensione. Collegare il pin centrale del secondo relè a terra (il luogo con tutti i fili neri collegati insieme). Collegare il pin centrale del terzo relè all'ingresso 9V sul regolatore di tensione. Collegare il pin centrale del quarto relè a terra (il luogo con tutti i fili neri collegati insieme).

Per chiarimenti vedere le immagini sottostanti.

Passaggio 9: chi avrebbe se ci sarebbero stati così tanti fili?

Collegare l'altra estremità di uno di questi fili al pin di ingresso sul relè SPDT. Collegare l'altro filo alla bobina sul relè SPDT.

E poi c'è la questione del cambio. Un filo sull'interruttore va alla bobina sul relè SPDT e l'altro filo sull'interruttore va a massa.

Ora sarebbe anche un buon momento per collegare un filo nero tra la terra e il pin centrale sul regolatore di tensione.

Passaggio 10: collega una spina, bestia sexy

Vorrai essere in grado di attivare il tuo ponte H, giusto? E non importa quanto tu possa pensare di essere sexy, l'unico modo per accenderlo è con l'elettricità.

Quindi, collegare il filo rosso della spina 9V all'ingresso 9V sul regolatore di tensione. E poi collega il filo nero a tutti gli altri fili di terra sulla scheda.

Passaggio 11: per qualche filo in più

Attacca 5 di filo ai pin sul lato dei tubi del relè SPST che attualmente non hanno fili collegati.

Se c'è un filo rosso +9V sul pin centrale su un lato del tubo che ha attualmente dei fili su di esso, allora collega anche un filo rosso sul lato a cui stai collegando i fili. Se c'è un filo nero sul lato con tutti i fili, collega un filo nero su questo lato.

Passaggio 12: ripulire

Tagliare tutto il filo in eccesso sul lato inferiore della tavola.

Taglia il più vicino possibile alla scheda senza interrompere alcun collegamento.

Ciò eviterà che i fili si incrocino in seguito.

Fase 13: Test… Test… 1… 2… 3…

Ora è il momento di vedere se funziona. Pensa al filo rosso e nero più vicino a un bordo del tabellone come un insieme. Pensa al filo rosso e nero più lontano come a un altro set. Nell'immagine qui sotto, ho attorcigliato i due fili di ciascun set insieme. Quando il ponte H viene attivato dal relè SPDT, un set o l'altro set, in un dato momento, avrà energia che scorre attraverso di esso. Quindi, se dovevamo collegare un LED in serie con un resistore da 220 ohm a ciascun set, quando colleghiamo una batteria e facciamo scattare l'interruttore, si accenderà un LED o si accenderà l'altro (vedi immagini sotto).

Risoluzione dei problemiSe il tuo H-bridge non funziona in questo modo, assicurati:1. Stai usando il giusto "set" di fili2. Tutti i tuoi cavi sono instradati correttamente (vedi lo schema sotto)3. Hai effettuato tutte le connessioni saldate appropriate e non mancano i fili4. Non hai fili incrociati (molto probabilmente il regolatore di tensione sarà estremamente caldo se lo fai. Dovresti anche essere in grado di vedere dove è incrociato … di solito.)5. I tuoi relè funzionano (puoi controllare collegando il polo positivo della bobina direttamente alla fonte di alimentazione da 5 V. Quando lo fai, dovresti sentire un piccolo clic)6. La batteria non è scarica (tocca rapidamente un LED e vedi se si accende)7. Il tuo LED non è spento (prova con un altro LED)8. Il tuo LED non è all'indietro e impedisce il flusso di elettricità (prova a girarlo).9. Gli dei dell'elettronica non sono arrabbiati con te.

Passaggio 14: collegamento del motore

Questo è dove diventa un po' complicato.

Poiché vogliamo che l'elettricità scorra attraverso il motore sia in avanti che all'indietro, vorremo collegare un set di fili al motore con la polarità corretta e l'altro set di fili al motore con una polarità invertita.

In altre parole, il nero di un set viene accoppiato con il rosso di un altro set e quindi collegato al filo rosso sul motore. E il rosso di un set viene accoppiato con il nero dell'altro set e attaccato al filo nero sul motore.

O semplicemente per vedere cosa sta succedendo, guarda attentamente l'immagine. Dovrebbe avere senso.

Passaggio 15: migliora il tuo Artbot

Oltre a usarlo per un sacco di applicazioni pratiche, ora puoi anche usare il tuo ponte H per far muovere il tuo robot da disegno stravagante in due direzioni.

Guardati le spalle Jackson Pollack! Disegneremo sulla tua tomba!

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