Payak h

Sa umpisa ng pagmamaneho ng motor ay maaaring parang isang madaling gawain - i-hook mo lang ang motor sa naaangkop na boltahe na riles at magsisimula itong umiikot. Ngunit hindi ito ang perpektong paraan upang magmaneho ng motor lalo na kapag may iba pang mga bahagi na kasangkot sa circuit. Tatalakayin natin dito ang isa sa pinakakaraniwang ginagamit at mahusay na paraan upang magmaneho ng DC motors - H-Bridge circuit.

Pagmamaneho ng Motor

Ang pinakakaraniwang uri ng motor na maaari mong makatagpo sa mga bilog ng libangan para sa mga mababang aplikasyon ng kuryente ay ang 3V DC motor na ipinakita sa ibaba. Ang ganitong uri ng motor ay na-optimize para sa operasyon ng mababang boltahe mula sa dalawang 1.5V cells.

At ang pagpapatakbo nito ay kasing simple ng pagkonekta nito sa dalawang mga cell - ang motor ay agad na apoy at tumatakbo hangga't nakakonekta ang mga baterya. Habang ang ganitong uri ng pag-set up ay mabuti para sa 'static' na mga application tulad ng isang maliit na windmill o fan, pagdating sa isang 'dynamic' na application tulad ng mga robot, kailangan ng mas tumpak - sa anyo ng variable na bilis at kontrol ng metalikang kuwintas.

Malinaw na ang pagbawas ng boltahe sa motor ay binabawasan ang bilis at ang isang patay na baterya ay nagreresulta sa isang mabagal na motor ngunit kung ang motor ay pinapatakbo mula sa isang riles na karaniwang sa higit sa isang aparato, kinakailangan ng tamang circuit ng pagmamaneho.

Ito ay maaaring maging sa anyo ng isang variable linear regulator tulad ng LM317 - ang boltahe sa kabila ng motor ay maaaring iba-iba upang madagdagan o mabawasan ang bilis. Kung kailangan ng mas maraming kasalukuyang, ang circuit na ito ay maaaring maitayo nang may diskarte sa ilang mga bipolar transistors. Ang pinakamalaking sagabal sa ganitong uri ng pag-setup ay ang kahusayan - tulad ng anumang iba pang pagkarga, napapawi ng transistor ang lahat ng hindi ginustong lakas.

Ang solusyon sa problemang ito ay isang pamamaraan na tinatawag na PWM o modulate ng lapad ng pulso. Dito, ang motor ay hinihimok ng isang parisukat na alon na may isang madaling iakma cycle ng tungkulin (ang ratio ng sa oras sa panahon ng signal). Ang kabuuang kapangyarihan na naihatid ay proporsyonal sa cycle ng tungkulin. Sa madaling salita, ang motor ay pinapatakbo para sa isang maliit na bahagi ng tagal ng panahon - kaya't sa paglipas ng panahon ang average na lakas sa motor ay mababa. Sa isang 0% na cycle ng tungkulin, ang motor ay naka-off (walang kasalukuyang umaagos); na may isang cycle ng tungkulin na 50% ang motor ay tumatakbo sa kalahating lakas (kalahati ng kasalukuyang gumuhit) at 100% ay kumakatawan sa buong lakas sa maximum na kasalukuyang gumuhit.

Ito ay ipinatupad sa pamamagitan ng pagkonekta sa mataas na bahagi ng motor at paghimok nito sa isang N-channel MOSFET, na hinihimok muli ng isang PWM signal.

Mayroon itong ilang mga kagiliw-giliw na implikasyon - ang isang 3V motor ay maaaring hinimok gamit ang isang 12V supply gamit ang isang mababang cycle ng tungkulin dahil nakikita lamang ng motor ang average na boltahe. Sa maingat na disenyo, tinanggal nito ang pangangailangan para sa isang hiwalay na suplay ng kuryente ng motor.

Paano kung kailangan nating baligtarin ang direksyon ng motor? Karaniwan itong ginagawa sa pamamagitan ng paglipat ng mga terminal ng motor, ngunit magagawa ito sa kuryente.

Ang isang pagpipilian ay maaaring gumamit ng isa pang FET at isang negatibong supply upang lumipat ng mga direksyon. Kinakailangan nito ang isang terminal ng motor na permanenteng ma-grounded at ang iba pang nakakonekta sa alinman sa positibo o negatibong supply. Dito, ang MOSFETs ay kumikilos tulad ng isang SPDT switch.

Gayunpaman, mayroon nang isang mas matikas na solusyon.

Ang H-Bridge Motor Driver Circuit

Ang circuit na ito ay tinawag na H-bridge sapagkat ang MOSFETs ay bumubuo ng dalawang patayong stroke at ang motor ang bumubuo ng pahalang na stroke ng alpabetong 'H'. Ito ang simple at matikas na solusyon sa lahat ng mga problema sa pagmamaneho ng motor. Ang direksyon ay maaaring mabago madali at ang bilis ay maaaring maging kontrolado.

Sa isang pagsasaayos ng H-tulay, ang diagonally na kabaligtaran ng mga pares ng MOSFETs ang pinapagana upang makontrol ang direksyon, tulad ng ipinakita sa ibabang pigura:

Kapag pinapagana ang isang pares ng (pahilis na kabaligtaran) MOSFET, nakikita ng motor ang kasalukuyang daloy sa isang direksyon at kapag ang iba pang pares ay naaktibo, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng motor ay binabaligtad ang direksyon.

Ang MOSFETs ay maaaring iwanang para sa buong lakas o PWM-ed para sa regulasyon ng kuryente o naka-on upang matigil ang motor. Ang pag-aktibo ng parehong ilalim at tuktok na MOSFET (ngunit hindi magkasama) preno ang motor.

Ang isa pang paraan upang maipatupad ang H-Bridge ay ang paggamit ng 555 timer, na tinalakay sa nakaraang tutorial.

Kinakailangan ang Mga Bahagi

Para sa H-Bridge

• DC motor
• 2x IRF3205 N-channel MOSFETs o katumbas
• 2x IRF5210 P-channel MOSFET o katumbas
• 2x 10K resistors (pulldown)
• 2x 100uF electrolytic capacitors (decoupling)
• 2x 100nF ceramic capacitors (decoupling)

Para sa Control Circuit

• 1x 555 timer (anumang variant, mas mabuti ang CMOS)
• 1x TC4427 o anumang naaangkop na driver ng gate
• 2x 1N4148 o anumang iba pang signal / ultrafast diode
• 1x 10K potensyomiter (tiyempo)
• 1x 1K risistor (tiyempo)
• 4.7nF capacitor (tiyempo)
• 4.7uF capacitor (decoupling)
• 100nF ceramic capacitor (decoupling)
• 10uF electrolytic capacitor (decoupling)
• Lumipat ang SPDT

Mga Skematika para sa Simpleng H-Bridge Circuit

Ngayon na wala na sa atin ang teorya, oras na upang madumihan ang ating mga kamay at bumuo ng isang H-bridge motor driver. Ang circuit na ito ay may sapat na lakas upang himukin ang katamtamang laki ng mga motor hanggang sa 20A at 40V na may wastong konstruksyon at heatsinking. Ang ilang mga tampok ay pinasimple, tulad ng paggamit ng isang switch ng SPDT upang makontrol ang direksyon.

Gayundin, ang mga mataas na bahagi ng MOSFET ay P-channel para sa pagiging simple. Gamit ang naaangkop na circuit ng pagmamaneho (na may bootstrapping), maaari ding magamit ang mga N-channel MOSFET.

Ang kumpletong diagram ng circuit para sa H-Bridge na gumagamit ng MOSFETs ay ibinibigay sa ibaba:

Paggawa ng Paliwanag

1. Ang 555 Timer

Ang timer ay isang simpleng 555 circuit na bumubuo ng isang cycle ng tungkulin mula 10% hanggang 90%. Ang dalas ay itinakda ng R1, R2 at C2. Mas gusto ang matataas na frequency upang mabawasan ang naririnig na whining, ngunit nangangahulugan din ito na kailangan ng mas malakas na driver ng gate. Ang cycle ng tungkulin ay kinokontrol ng potentiometer R2. Matuto nang higit pa tungkol sa paggamit ng 555 timer sa astable mode dito.

Ang circuit na ito ay maaaring mapalitan ng anumang iba pang mapagkukunan ng PWM tulad ng isang Arduino.

2. Driver ng Gate

Ang driver ng gate ay isang karaniwang dalawang-channel na TC4427, na may 1.5A na lababo / mapagkukunan bawat channel. Dito, ang parehong mga channel ay naihambing para sa higit pang kasalukuyang pagmamaneho. Muli, kung ang dalas ay mas mataas ang driver ng gate ay kailangang maging mas malakas.

Ginagamit ang switch ng SPDT upang piliin ang binti ng H-bridge na kumokontrol sa direksyon.

3. H-Bridge

Ito ang nagtatrabaho na bahagi ng circuit na kumokontrol sa motor. Ang mga pintuang MOSFET ay karaniwang hinihila nang mababa ng pulldown risistor. Nagreresulta ito sa parehong pag-on ng P- channel MOSFETs, ngunit hindi ito isang problema dahil walang kasalukuyang maaaring dumaloy. Kapag ang signal ng PWM ay inilapat sa mga pintuang-daan ng isang binti, ang N at P-channel MOSFETs ay naka-on at naka-off na halili, na kinokontrol ang lakas.

Mga Tip sa Konstruksiyon ng H-Bridge Circuit

Ang pinakamalaking bentahe ng circuit na ito ay maaari itong i-scale upang magmaneho ng mga motor ng lahat ng laki, at hindi lamang mga motor - anupaman na nangangailangan ng isang bidirectional kasalukuyang signal, tulad ng inverters ng sine wave.

Kapag ginagamit ang circuit na ito kahit sa mababang kapangyarihan, ang tamang naisalokal na decoupling ay kinakailangan maliban kung nais mong maging glitchy ang iyong circuit.

Gayundin, kung ang pagbuo ng circuit na ito sa isang mas permanenteng platform tulad ng isang PCB, inirerekumenda ang isang malaking eroplano sa lupa, na pinapanatili ang mga mababang kasalukuyang bahagi mula sa mataas na kasalukuyang mga landas.

Kaya't ang simpleng H-Bridge circuit na ito ay ang solusyon para sa maraming mga problema sa pagmamaneho ng motor tulad ng bidirectionally, pamamahala ng kuryente at kahusayan.