Ponte H em uma placa de ensaio: 8 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:40

O H-Bridge é um circuito que pode acionar um motor para frente e para trás. Pode ser um circuito muito simples que requer apenas alguns componentes para ser construído. Este Instructable demonstra como protoboard um H-Bridge básico. Após a conclusão, você deve estar familiarizado com a operação básica de um H-Bridge e estar pronto para avançar para versões mais complicadas que podem suportar motores maiores e mais potentes.

Etapa 1: reunindo as peças

São necessárias apenas algumas peças.1) Uma placa de pão2) Um pequeno motor DC capaz de operar a ~ 7 volts3) Uma bateria de 9 volts e bateria de encaixe4) Quatro pequenos transistores NPN de sinal. Estamos usando o 2N2222A aqui. 2N3904 é outro número de peça comum e milhares de outros farão.5) Quatro resistores de 22k ohm6) Dois interruptores de botão 7) Jumpers ou fio sobressalente para conectar tudo

Etapa 2: Teoria H-Bridge

O H-Bridge é um circuito que pode acionar um motor DC para frente e para trás. A direção do motor é alterada comutando-se a polaridade da tensão para girar o motor para um lado ou para o outro. Isso é facilmente demonstrado aplicando-se uma bateria de 9 volts aos cabos de um motor pequeno e, em seguida, trocando os terminais para mudar de direção. A H-Bridge recebe o seu nome com base no circuito básico que demonstra o seu funcionamento. O circuito consiste em quatro interruptores que completam o circuito quando aplicados aos pares. Quando os interruptores S1 e S4 estão fechados, o motor obtém energia e gira. Quando S2 e S3 estão fechados, o motor obtém energia e gira na direção oposta. Observe que S1 e S2 ou S3 e S4 nunca devem ser fechados juntos para evitar um curto-circuito. Obviamente, interruptores físicos são impraticáveis, pois ninguém vai sentar lá girando interruptores em pares para fazer seu robô se mover para frente ou para trás. É aí que entram os transistores. Um transistor atua como uma chave de estado sólido que fecha quando uma pequena corrente é aplicada em sua base. Como apenas uma pequena corrente é necessária para ativar um transistor, podemos completar metade do circuito com um único sinal. Isso é teoria suficiente para começar, então vamos começar a construir.

Etapa 3: Ligar o H-Bridge

Começaremos traçando as linhas de energia. Conecte o encaixe da bateria a um canto do barramento de força. A convenção é conectar a tensão positiva à linha superior e a negativa à linha inferior para denotar os sinais ALTO e BAIXO, respectivamente. Em seguida, conectamos os conjuntos superior e inferior dos barramentos de força.

Etapa 4: O transistor como uma chave

A próxima etapa é configurar os transistores. Lembre-se na seção de teoria de que precisamos de quatro interruptores para construir uma ponte H, portanto, usaremos todos os quatro transistores aqui. Também estamos limitados ao layout de uma placa de ensaio para que o circuito real não se pareça com a letra H. Vamos dar uma olhada rápida em um transistor para entender o fluxo de corrente. Existem três pernas em cada transistor, conhecidas como coletor, base e emissor. Nem todos os transistores compartilham a mesma ordem, portanto, certifique-se de consultar uma folha de dados se não estiver usando um dos números de peça mencionados na etapa um. Quando uma pequena corrente é aplicada à base, outra corrente maior pode fluir do coletor para emissor. Isso é importante, então vou dizer de novo. Um transistor permite que uma pequena corrente controle uma corrente maior. Nesse caso, o emissor deve estar sempre conectado ao aterramento. Observe que o fluxo atual é representado por uma pequena seta na figura abaixo.

Etapa 5: Mudança de polaridades

Agora vamos alinhar os transistores na metade inferior da placa de ensaio, mudando a orientação de todos os outros transistores. Cada par de transistores adjacentes servirá como metade da H-Bridge. Um espaço adequado precisa ser deixado no meio para acomodar alguns jumpers e, eventualmente, os cabos do motor. A seguir, conectaremos o coletor e o emissor dos transistores aos barramentos de força positivo e negativo, respectivamente. Por último, adicionaremos os jumpers que se conectarão aos cabos do motor. Os transistores agora estão prontos para passar uma corrente quando a base for ativada.

Etapa 6: Aplicar um sinal

Precisamos aplicar uma pequena corrente a cada um dos transistores em pares. Primeiro, precisamos conectar um resistor à base de cada transistor. Em seguida, conectaremos cada conjunto de resistores a um ponto comum na preparação para conectar uma chave. Em seguida, adicionaremos as duas chaves que também se conectam ao barramento positivo. Esses interruptores irão ativar metade da ponte H de cada vez. E, finalmente, conectamos o motor. É isso. Conecte sua bateria e teste seu circuito. O motor deve girar em uma direção quando um botão é pressionado e na direção oposta quando o outro botão é pressionado. Os dois botões não devem ser ativados ao mesmo tempo.

Etapa 7: Obter uma imagem clara

Aqui está um diagrama do circuito completo, caso você queira salvá-lo para referência. Os gráficos originais são cortesia da Oomlout.

Etapa 8: mais poder para você

Ok, então você tem um H-Bridge novinho em folha em uma placa de ensaio. O que agora? O importante é que você entenda como funciona um H-Bridge básico e que o essencial é o mesmo, não importa quanta potência você esteja usando. Aqui estão algumas dicas para dar um passo adiante a fim de oferecer suporte a motores maiores e mais potência. - Você pode usar a modulação por largura de pulso (PWM) no lugar dos dois interruptores para controlar a velocidade do motor. Isso é fácil quando você tem um microcontrolador à sua disposição e também pode ser realizado com um CI de temporizador 555 ou 556 e alguns passivos sem muitos problemas. - A chave para suportar motores de alta potência são os transistores de alta potência. Transistores de potência média e MOSFETs de potência em caixas TO-220 podem lidar com muito mais potência do que os transistores TO-92 de baixa potência que estamos usando aqui. Dissipadores de calor adequados também aumentam a capacidade. - A maioria das pontes H são construídas usando transistores NPN e PNP para prevenir curto-circuitos e otimizar o fluxo de corrente. Usamos apenas NPN aqui para simplificar o circuito. - Os diodos flyback são normalmente usados em pontes H de alta potência para proteger o resto do circuito de tensões perigosas que são produzidas pelas bobinas do motor quando a energia é desconectada. Esses diodos são aplicados através do transistor na direção do fluxo da corrente e resistem a essas tensões de retorno EMF prejudiciais. - O TIP 102 e o TIP 107 são um par de transistores de potência complementares que possuem diodos flyback embutidos. O TIP 122/127 e o 142/147 são pares semelhantes de transistores de potência. Isso deve ser o suficiente para colocá-lo na direção certa se você quiser continuar.