H-Bridge trên Breadboard: 8 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:37

Cầu H là một mạch có thể điều khiển động cơ theo chiều thuận và nghịch. Nó có thể là một mạch rất đơn giản chỉ cần một số ít các thành phần để xây dựng. Tài liệu hướng dẫn này trình bày cách tạo breadboard một H-Bridge cơ bản. Sau khi hoàn thành, bạn nên làm quen với hoạt động cơ bản của H-Bridge và sẵn sàng chuyển sang các phiên bản phức tạp hơn có thể hỗ trợ động cơ lớn hơn, mạnh mẽ hơn.

Bước 1: Thu thập các bộ phận

Chỉ cần một vài bộ phận. Chúng tôi đang sử dụng 2N2222A ở đây. 2N3904 là một số bộ phận phổ biến khác và hàng nghìn bộ phận khác sẽ làm như vậy.

Bước 2: Lý thuyết H-Bridge

Cầu H là một mạch có thể điều khiển động cơ DC theo chiều thuận và nghịch. Chiều động cơ được thay đổi bằng cách chuyển đổi cực của điện áp để quay động cơ theo chiều này hay chiều khác. Điều này dễ dàng được chứng minh bằng cách áp dụng pin 9 volt vào dây dẫn của một động cơ nhỏ và sau đó chuyển các đầu nối để thay đổi hướng. Cầu H được đặt tên dựa trên mạch cơ bản thể hiện hoạt động của nó. Mạch bao gồm bốn công tắc hoàn thành mạch khi được áp dụng theo cặp. Khi công tắc S1 và S4 đóng, động cơ sẽ được cấp điện và quay. Khi S2 và S3 đóng, động cơ được cấp điện và quay theo hướng khác. Lưu ý rằng không bao giờ được đóng S1 và S2 hoặc S3 và S4 cùng nhau để tránh đoản mạch. Đó là nơi xuất hiện của các bóng bán dẫn. Một bóng bán dẫn hoạt động như một công tắc trạng thái rắn đóng lại khi một dòng điện nhỏ được đặt vào cơ sở của nó. Bởi vì chỉ cần một dòng điện nhỏ để kích hoạt một bóng bán dẫn, chúng ta có thể hoàn thành một nửa đoạn mạch với một tín hiệu duy nhất. Đó là lý thuyết đủ để bắt đầu, vì vậy hãy bắt đầu xây dựng.

Bước 3: Cung cấp năng lượng cho H-Bridge

Chúng tôi sẽ bắt đầu bằng cách đặt đường dây điện. Kết nối chốt pin của bạn với một góc của thanh cái. Quy ước là kết nối điện áp dương với hàng trên và âm với hàng dưới để biểu thị các tín hiệu CAO và THẤP tương ứng. Sau đó, chúng tôi kết nối các bộ xe buýt điện trên cùng và dưới cùng.

Bước 4: Transistor như một công tắc

Bước tiếp theo là thiết lập các bóng bán dẫn. Hãy nhớ lại trong phần lý thuyết rằng chúng ta cần bốn công tắc để xây dựng một H-Bridge, vì vậy chúng tôi sẽ sử dụng tất cả bốn bóng bán dẫn ở đây. Chúng tôi cũng bị giới hạn về cách bố trí của một breadboard, vì vậy mạch thực tế sẽ không giống với chữ H. Hãy xem nhanh một bóng bán dẫn để hiểu dòng điện hiện tại. Có ba chân trên mỗi bóng bán dẫn được gọi là bộ thu, chân đế và bộ phát. Không phải tất cả các bóng bán dẫn đều chia sẻ cùng một thứ tự, vì vậy hãy nhớ tham khảo biểu dữ liệu nếu bạn không sử dụng một trong các số bộ phận được đề cập trong bước 1. Khi một dòng điện nhỏ được áp dụng cho đế, một dòng điện lớn hơn khác được phép chạy từ bộ thu tới người phát ra. Điều đó quan trọng nên tôi sẽ nói lại lần nữa. Một bóng bán dẫn cho phép một dòng điện nhỏ để điều khiển một dòng điện lớn hơn. Trong trường hợp này, bộ phát phải luôn được kết nối với đất. Lưu ý rằng dòng điện được biểu diễn bằng một mũi tên nhỏ trong hình bên dưới.

Bước 5: Chuyển đổi phân cực

Bây giờ chúng ta sẽ xếp các bóng bán dẫn ở nửa dưới của bảng mạch, lật định hướng cho mọi bóng bán dẫn khác. Mỗi cặp bóng bán dẫn liền kề sẽ đóng vai trò là một nửa của Cầu H. Cần chừa một khoảng trống thích hợp ở giữa để lắp một số jumper và cuối cùng là dây dẫn động cơ. Tiếp theo, chúng ta sẽ kết nối bộ thu và bộ phát của bóng bán dẫn với các bus công suất dương và âm tương ứng. Cuối cùng, chúng tôi sẽ thêm các jumper sẽ kết nối với các dây dẫn động cơ. Các bóng bán dẫn hiện đã sẵn sàng để truyền dòng điện khi đế được kích hoạt.

Bước 6: Áp dụng tín hiệu

Chúng ta cần áp dụng một dòng điện nhỏ cho mỗi bóng bán dẫn theo cặp. Đầu tiên chúng ta cần mắc một điện trở vào đế của mỗi bóng bán dẫn, tiếp theo chúng ta sẽ kết nối từng bộ điện trở với một điểm chung để chuẩn bị kết nối một công tắc, sau đó chúng ta sẽ thêm hai công tắc cũng kết nối với bus tích cực. Các công tắc này sẽ kích hoạt một nửa cầu H tại một thời điểm và cuối cùng chúng tôi kết nối động cơ. Đó là nó. Kết nối pin của bạn và kiểm tra mạch của bạn. Động cơ sẽ quay theo một hướng khi nhấn một nút và theo hướng ngược lại khi nhấn nút kia. Không nên kích hoạt hai nút này cùng một lúc.

Bước 7: Chụp ảnh rõ nét

Đây là sơ đồ của mạch hoàn chỉnh trong trường hợp bạn muốn lưu lại để tham khảo. Đồ họa gốc do Oomlout cung cấp.

Bước 8: Thêm sức mạnh cho Ya

Được rồi, vậy là bạn đã có một H-Bridge mới sáng bóng trên breadboard. Giờ thì sao? Điều quan trọng là bạn hiểu cách hoạt động của H-Bridge cơ bản và các yếu tố cơ bản đều giống nhau cho dù bạn đang đẩy bao nhiêu công suất. Dưới đây là một số mẹo để tiến thêm một bước nữa nhằm hỗ trợ động cơ lớn hơn và nhiều công suất hơn. - Bạn có thể sử dụng Điều chế độ rộng xung (PWM) thay cho hai công tắc để điều khiển tốc độ của động cơ. Điều này thật dễ dàng khi bạn có một bộ vi điều khiển theo ý của mình và cũng có thể được thực hiện với một IC hẹn giờ 555 hoặc 556 và một vài bộ xử lý mà không gặp quá nhiều khó khăn. - Chìa khóa để hỗ trợ động cơ công suất cao hơn là các bóng bán dẫn công suất cao hơn. Các bóng bán dẫn công suất trung bình và MOSFET Công suất trong các trường hợp TO-220 có thể xử lý nhiều năng lượng hơn đáng kể so với các bóng bán dẫn TO-92 công suất thấp mà chúng tôi đang sử dụng ở đây. Các tản nhiệt thích hợp cũng sẽ làm tăng công suất. - Hầu hết các Cầu H được xây dựng bằng cách sử dụng cả bóng bán dẫn NPN và PNP để ngăn ngắn mạch và tối ưu hóa dòng điện. Chúng tôi chỉ sử dụng NPN ở đây để đơn giản hóa mạch. - Điốt Flyback thường được sử dụng trong Cầu H công suất cao hơn để bảo vệ phần còn lại của mạch khỏi các điện áp nguy hiểm được tạo ra bởi các cuộn dây của động cơ khi ngắt nguồn. Các điốt này được đặt trên bóng bán dẫn theo hướng của dòng điện và chống lại các điện áp ngược EMF có hại này. - TIP 102 và TIP 107 là một cặp bóng bán dẫn công suất bổ sung được tích hợp trong điốt flyback. TIP 122/127 và 142/147 là các cặp bóng bán dẫn công suất tương tự nhau, đủ để đưa bạn đi đúng hướng nếu bạn muốn tiếp tục hoạt động.