H-Bridge på en brödbräda: 8 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:48

H-bron är en krets som kan driva en motor framåt och bakåt. Det kan vara en mycket enkel krets som bara kräver en handfull komponenter för att bygga. Denna instruktionsbok visar hur man brödbrädar en grundläggande H-bro. När du är klar bör du vara bekant med den grundläggande driften av en H-Bridge och vara redo att gå vidare till mer komplicerade versioner som kan stödja större, kraftfullare motorer.

Steg 1: Samla delarna

Endast en handfull delar behövs. 1) Ett brödbräda2) En liten likströmsmotor som kan arbeta med ~ 7 volt3) Ett 9-volts batteri och batteriknapp4) Fyra små NPN-transistorer. Vi använder 2N2222A här. 2N3904 är ett annat vanligt artikelnummer och tusentals andra kommer att göra.5) Fyra 22k ohm -resitorer6) Två tryckknappsbrytare7) Jumpers eller reservtråd för att ansluta allt

Steg 2: H-Bridge Theory

H-bron är en krets som kan driva en likströmsmotor framåt och bakåt. Motorriktningen ändras genom att växla spänningens polaritet för att vrida motorn ett eller annat sätt. Detta demonstreras enkelt genom att applicera ett 9-voltsbatteri på ledningarna på en liten motor och sedan byta terminalerna för att ändra riktning. H-bron får sitt namn baserat på den grundläggande kretsen som visar hur den fungerar. Kretsen består av fyra omkopplare som kompletterar kretsen när den används i par. När omkopplarna S1 och S4 stängs får motorn ström och snurrar. När S2 och S3 stängs får motorn ström och snurrar åt andra hållet. Observera att S1 och S2 eller S3 och S4 aldrig bör stängas tillsammans för att undvika kortslutning. Självklart är fysiska omkopplare opraktiska eftersom ingen kommer att sitta där och vrida omkopplare i par för att få sin robot att gå framåt eller bakåt. Det är där transistorerna kommer in. En transistor fungerar som en solid state -omkopplare som stängs när en liten ström appliceras på basen. Eftersom endast en liten ström krävs för att aktivera en transistor kan vi slutföra hälften av kretsen med en enda signal. Det är tillräckligt med teori för att komma igång så låt oss börja bygga.

Steg 3: Driva H-bron

Vi börjar med att lägga ut kraftledningarna. Anslut din batteriknapp till ett hörn av strömbussen. Konventionen är att ansluta den positiva spänningen till den övre raden och den negativa till den nedre raden för att beteckna HIGH respektive LOW signalerna. Vi ansluter sedan de övre och nedre uppsättningarna motorbussar.

Steg 4: Transistorn som switch

Nästa steg är att ställa in transistorerna. Kom ihåg i teorisektionen att vi behöver fyra switchar för att bygga en H-Bridge, så vi kommer att använda alla fyra transistorer här. Vi är också begränsade till layouten på en brödbräda så att den faktiska kretsen inte kommer att likna bokstaven H. Låt oss ta en snabb titt på en transistor för att förstå det aktuella flödet. Det finns tre ben på varje transistor som kallas kollektor, bas och sändare. Inte alla transistorer delar samma ordning så se till att kolla ett datablad om du inte använder något av artikelnumren som nämns i steg ett. När en liten ström appliceras på basen får en annan större ström flöda från kollektor till sändare. Det är viktigt så jag säger det igen. En transistor tillåter en liten ström att styra en större ström. I detta fall bör sändaren alltid vara ansluten till jord. Observera att strömflödet representeras av en liten pil i figuren nedan.

Steg 5: Byta polaritet

Nu ska vi rada upp transistorerna på den nedre halvan av brödbrädan och vända orienteringen för varannan transistor. Varje par intilliggande transistorer kommer att fungera som hälften av H-bron. Ett tillräckligt utrymme måste lämnas i mitten för att passa några hoppare och så småningom motorledningarna. Därefter ansluter vi transistornas kollektor och sändare till de positiva respektive negativa bussarna. Slutligen lägger vi till hopparna som ansluts till motorledningarna. Transistorerna är nu redo att passera en ström när basen är aktiverad.

Steg 6: Tillämpa en signal

Vi måste applicera en liten ström på var och en av transistorerna i par. Först måste vi ansluta ett motstånd till varje transistors bas. Därefter ansluter vi varje uppsättning motstånd till en gemensam punkt som förberedelse för att ansluta en switch. Sedan lägger vi till de två switcharna som också ansluter till den positiva bussen. Dessa omkopplare aktiverar hälften av H-bron åt gången och slutligen kopplar vi in motorn. Det är allt. Anslut ditt batteri och testa din krets. Motorn ska snurra en riktning när en knapp trycks in och motsatt riktning när den andra knappen trycks in. De två knapparna ska inte aktiveras samtidigt.

Steg 7: Få en tydlig bild

Här är ett diagram över hela kretsen om du vill spara den som referens. Den ursprungliga grafiken är med tillstånd av Oomlout.

Steg 8: Mer kraft till Ya

Okej, så du har en glänsande ny H-Bridge på en bräda. Nu då? Det viktiga är att du förstår hur en grundläggande H-Bridge fungerar och att väsentligheterna är desamma oavsett hur mycket kraft du trycker på. Här är några tips för att ta det ett steg längre för att stödja större motorer och mer kraft. - Du kan använda Pulsbreddsmodulering (PWM) istället för de två omkopplarna för att styra motorns varvtal. Detta är enkelt när du har en mikrokontroller till ditt förfogande och kan också uppnås med en 555 eller 556 timer IC och några passiva utan alltför stora besvär. - Nyckeln till att stödja motorer med högre effekt är transistorer med högre effekt. Medelstora transistorer och Power MOSFETs i TO-220-fodral kan hantera betydligt mer effekt än de lågeffekts-TO-92-transistorerna vi använder här. Rätt kylflänsar kommer också att öka kapaciteten. - De flesta H-broar är byggda med både NPN- och PNP-transistorer för att förhindra kortslutning och optimera strömflödet. Vi använde bara NPN här för att förenkla kretsen. - Flyback-dioder används vanligtvis i H-broar med högre effekt för att skydda resten av kretsen från farliga spänningar som produceras av motorns spolar när strömmen kopplas bort. Dessa dioder appliceras över transistorn i strömningsriktningen och motstår dessa skadliga EMF -ryggspänningar. - TIP 102 och TIP 107 är ett par komplementära effekttransistorer som har inbyggda flyback -dioder. TIPS 122/127 och 142/147 är liknande par krafttransistorer. Det borde vara tillräckligt för att sätta dig i rätt riktning om du vill hålla dig igång.