Hoe maak je een H-brug: 15 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Een H-brug is een type circuit dat u kunt gebruiken om een omkeerbare gelijkstroommotor zowel met de klok mee als tegen de klok in te laten draaien.

Met andere woorden, met dit circuit kunt u snel de draairichting van een motor omkeren door een schakelaar of controllerchip te gebruiken om de richting te veranderen.

Ik ga je laten zien hoe je de eenvoudigste en meest betrouwbare vorm van H-brug kunt maken die ik ken. Ik moet je waarschuwen dat dit zeker niet het beste H-brugontwerp is en in feite heeft het een paar tekortkomingen die ik later zal uitleggen.

Mocht je echter nog nooit een H-brug hebben gemaakt of gewoon een circuit nodig hebben dat de draairichting van een motor kan omkeren, dan is dit circuit een snelle en gemakkelijke oplossing.

Houd er rekening mee dat:

Deze H-brug is niet goed. Je kunt veel betere eenvoudige H-bruggen maken en ik bewaar dit voor archiveringsdoeleinden. Bekijk deze Skitter Bot Instructable om te leren hoe je een gemakkelijkere kunt maken.

Stap 1: Ga spullen halen

Dit is wat je nodig hebt om te krijgen:

4 - SPST 5VDC Reed-relais 1 - SPDT 5VDC Reed-relais 1 - pakket met 9V-batterijclips 1 - 9V-batterij 1 - Toggle- of schuifschakelaar (SPST) 1 - 7805 Spanningsregelaar 1 - Printplaat 1 - DC-motor

Houd er rekening mee dat sommige links op deze pagina Amazon-affiliate links bevatten. Dit verandert niets aan de prijs van de te koop aangeboden artikelen. Ik verdien echter een kleine commissie als je op een van die links klikt en iets koopt. Dit geld herinvesteer ik in materialen en gereedschappen voor toekomstige projecten. Als u een alternatieve suggestie wilt voor een leverancier van een van de onderdelen, laat het me dan weten.

Stap 2: De waarheid over H-bruggen

Een H-brug is een serie van vier bestuurbare schakelaars waarin zich twee sets van twee schakelaars bevinden.

Eén set schakelaars in gesloten toestand zorgt ervoor dat elektriciteit in één richting kan stromen. De andere set schakelaars zorgt ervoor dat elektriciteit in de tegenovergestelde richting kan stromen.

Een ander belangrijk kenmerk van een H-brug is dat deze doorgaans een kleinere spanning kan gebruiken (bijvoorbeeld 5VDC van een microcontroller) om een veel grotere spanning te regelen (12VDC gebruikt om een motor van stroom te voorzien). Deze twee afzonderlijke spanningsbronnen worden van elkaar geïsoleerd gehouden.

H-bruggen kunnen worden gemaakt met 4 relais of 4 transistors.

Het beste type H-brug wordt gemaakt met transistors, omdat deze gemakkelijk kunnen worden gebruikt om de snelheid van een motor te regelen (door de kleinere spanning te gebruiken om de veel grotere motorspanning te moduleren). Een H-brug gemaakt met relais (zoals degene die we maken) kan niet gemakkelijk worden gebruikt om de snelheid van een motor te veranderen (tenzij, natuurlijk, de motorspanning wordt geleverd door een stroombron die kan worden gemoduleerd … dwz de H-brug zelf kan de krachtbron niet moduleren om de motor te verlagen. Het vermogen moet worden verlaagd om de motor te vertragen voordat deze door de H-brug gaat).

Stap 3: Hoe het werkt

De H-brug die we maken maakt gebruik van relais.

Wat dit voor u betekent, is dat de motor zo snel als hij kan in de ene richting draait en vervolgens, wanneer hij wordt omgekeerd, zo snel als hij kan in de andere richting. Het enige dat het draaien van de motor zal vertragen, is als je een controller hebt die de 9VDC het voedingssignaal kan moduleren VOORDAT het de H-brug binnengaat.

Als de spoelen op "Relais 1" en "Relais 4" hoog worden getrokken (er stroomt elektriciteit door), dan zal de motor naar voren draaien (zie "Afbeelding 1").

Wanneer de spoelen op "Relais 2" en "Relais 3" hoog worden getrokken (er stroomt elektriciteit door), dan zal de motor achteruit draaien (zie "Afbeelding 2").

Wanneer de spoelen op "Relais 1" en "Relais 2" hoog worden getrokken (er stroomt elektriciteit doorheen), dan stopt de motor met draaien (zie "Afbeelding 3").

Wanneer de spoelen op "Relais 3" en "Relais 4" hoog worden getrokken (er stroomt elektriciteit doorheen), dan stopt de motor met draaien (zie "Afbeelding 4").

********WAARSCHUWING***********

U wilt VERMIJDEN:

"Relais 1" en "Relais 3" worden omhoog getrokken. Dit is een kortsluiting omdat er geen belasting is om de elektriciteit door te laten. Er zullen slechte dingen gebeuren! (zie "Afbeelding 5")

"Relais 2" en "Relais 4" worden omhoog getrokken. Dit is een kortsluiting omdat er geen belasting is om de elektriciteit door te laten. Er zullen slechte dingen gebeuren! (stel je voor "Afbeelding 6")

Er worden meer dan 2 relais tegelijk omhoog getrokken. Er zullen slechte dingen gebeuren.

Stap 4: Over ons circuit

Ons circuit bevat een H-brug die bestaat uit 4 SPST-relais (enkelpolig single-throw) en 1 extra SPDT (single-pole double-throw) relais dat zal worden gebruikt om te schakelen tussen de 2-sets van 2 relais. Oke…. dus dit is hoe het werkt … De stroom van de batterij gaat naar de 7805 spanningsregelaar waar deze wordt omgezet naar 5V. Stroom van de batterij gaat ook naar "Relais 1" en "Relais 2" waar het naar de motor gaat (maar we lopen voorop). Het 5V-vermogen gaat beide naar de spoel van het SPDT-relais en het is gaat ook door het SPDT-relais. Dus wanneer de schakelaar gesloten is, stroomt 5V door de spoel van het SPDT-relais en wordt 5V ook door het SPDT-relais naar de spoelen van "Relais 1" en "Relais 4" geleid, waardoor ze gedwongen worden te sluiten. Hierdoor kan 9V door "Relais 1" en "Relais 4" stromen op een manier waarop de motor met de klok mee kan draaien. Met andere woorden, wanneer we de schakelaar sluiten die is aangesloten op de spoel op het SPDT-relais, activeren we de H-brug om de motor met de klok mee te laten draaien. Daarom, als we willen dat de motor tegen de klok in draait, hoeven we alleen maar doen is de schakelaar in de tegenovergestelde richting bewegen. Dit zal het pad veranderen waardoor de elektriciteit door het SPDT-relais gaat en op zijn beurt "Relais 2" en "Relais 3" sluiten (en bij uitbreiding "Relais 1" en "Relais 4" openen).

Stap 5: Begin met solderen

Soldeer je 4 SPST-relais zo dicht mogelijk bij elkaar op de PCB (zie secundaire afbeelding). Als je niet weet hoe je moet solderen, leer dan solderen. Soldeer vervolgens het SPDT-relais (het doosachtige ding) aan het bord zo dicht mogelijk bij de SPST-relais als je het kunt krijgen (zie secundaire afbeelding) Soldeer ten slotte in de registers aan de linker- of rechterkant van het bord uw 7805 5V-regelaar (zie secundaire afbeelding). U zou nu alle uw belangrijkste componenten aangesloten op het bord (zie hoofdafbeelding).

Stap 6: Soldeer enkele draden

U wilt nu draden op uw componenten aansluiten, zodat ze daadwerkelijk met elkaar verbonden zijn en dingen kunnen doen.

Soldeer om te beginnen een zwarte draad aan één kant van de spoel op elk SPST-relais. Kies een plek op de print waar minimaal 8 lege slots zijn en ze zijn niet verbonden met een van de componenten en soldeer vervolgens alle 4 draden aan elkaar aan de onderkant van het bord.

Stap 7: Soldeer wat meer draden

U moet dan twee draden aansluiten op elk van de uitgangspinnen op het SPDT-relais. Beschouw elk van deze twee draden die tot dezelfde set draden behoren. Sluit een set draden aan op de spoelen op de twee dichtstbijzijnde relais. Sluit de andere set draden aan op de spoelen op de twee verste relais (voor verduidelijking zie afbeeldingsnotities).

Stap 8: Soldeer nog meer draden

Sluit de middelste pin van het eerste relais aan op de 9V ingang van de spanningsregelaar. Verbind de middelste pin van het tweede relais met aarde (de plaats waar alle zwarte draden met elkaar zijn verbonden). Sluit de middelste pin van het derde relais aan op de 9V ingang van de spanningsregelaar. Verbind de middelste pin van het vierde relais met aarde (de plaats waar alle zwarte draden met elkaar verbonden zijn).

Voor verduidelijking zie onderstaande afbeeldingen.

Stap 9: Wie had gedacht dat er zoveel draden zouden zijn?

Sluit het andere uiteinde van een van deze draden aan op de ingangspen op SPDT-relais. Sluit de andere draad aan op de spoel op het SPDT-relais.

En dan is er nog de kwestie van de schakelaar. Eén draad op de schakelaar gaat naar de spoel op het SPDT-relais en de andere draad op de schakelaar gaat naar aarde.

Het zou nu ook een goed moment zijn om een zwarte draad tussen de massa en de middelste pin op de spanningsregelaar te bevestigen.

Stap 10: Bevestig een plug, sexy beest

Je wilt toch je H-brug aan kunnen zetten, toch? En hoe sexy je ook denkt te zijn, de enige manier om hem aan te zetten is met elektriciteit.

Sluit dus de rode draad van de 9V-stekker aan op de 9V-ingang op de spanningsregelaar. En bevestig vervolgens de zwarte draad aan alle andere aarddraden op het bord.

Stap 11: Voor een paar draden meer

Bevestig 5 draad aan de pinnen aan de zijkant van de SPST-relaisbuizen waaraan momenteel geen draden zijn bevestigd.

Als er een rode +9V-draad op de middelste pin aan de ene kant van de buis zit waar momenteel draden op zitten, bevestig dan ook een rode draad aan de kant waar u momenteel draden aan vastmaakt. Als er aan de kant met alle draden een zwarte draad zit, bevestig dan aan deze kant een zwarte draad.

Stap 12: Opruimen

Snijd alle extra draad aan de onderkant van het bord af.

Trim zo dicht mogelijk bij het bord zonder verbindingen te verbreken.

Dit voorkomt dat draden elkaar later kruisen.

Stap 13: Testen… Testen… 1… 2… 3…

Nu is het tijd om te zien of het werkt. Denk aan de rode en zwarte draad die zich het dichtst bij een rand van het bord bevindt als één set. Denk aan de verdere rode en zwarte draad als een andere set. In de onderstaande afbeelding heb ik de twee draden van elke set in elkaar gedraaid. Wanneer de H-brug wordt geactiveerd door het SPDT-relais, zal er op elk moment stroom door de ene set of de andere set stromen. Dus, als we zouden een LED in serie met een 220 ohm weerstand aan elke set bevestigen, wanneer we een batterij aansluiten en de schakelaar omdraaien, zal ofwel de ene LED oplichten of de andere oplichten (zie onderstaande afbeeldingen).

ProbleemoplossingAls uw H-bridge niet op deze manier werkt, zorg er dan voor dat: 1. U gebruikt de juiste "set" draden2. Al uw draden zijn correct gerouteerd (zie onderstaande afbeelding)3. Je hebt alle geschikte soldeerverbindingen gemaakt en er ontbreken geen draden4. Je hebt geen gekruiste draden (de spanningsregelaar zal hoogstwaarschijnlijk ondraaglijk heet zijn als je dat doet. Je zou ook moeten kunnen zien waar het wordt gekruist … meestal.) 5. Uw relais werken (u kunt dit controleren door het positieve uiteinde van de spoel rechtstreeks naar de 5V-voedingsbron te overbruggen. Wanneer u dit doet, moet u een kleine klik horen)6. Uw batterij is niet leeg (raak snel een LED aan en kijk of deze oplicht)7. Uw LED is niet dood (probeer een andere LED)8. Uw LED is niet achteruit en verhindert de stroom van elektriciteit (probeer hem om te draaien).9. De goden van de elektronica zijn niet boos op je.

Stap 14: De motor aansluiten

Dit is waar het een beetje lastig wordt.

Omdat we willen dat elektriciteit zowel vooruit als achteruit door de motor stroomt, willen we een set draden met de juiste polariteit aan de motor bevestigen en de andere set draden met een omgekeerde polariteit aan de motor.

Met andere woorden, het zwart van de ene set wordt gekoppeld aan rood van een andere set en vervolgens bevestigd aan de rode draad op de motor. En het rood van de ene set wordt gekoppeld aan het zwart van de andere set en bevestigd aan de zwarte draad op de motor.

Of om gewoon te zien wat er aan de hand is, kijk gewoon goed naar de foto. Het zou logisch moeten zijn.

Stap 15: Verbeter uw Artbot

Behalve dat je hem voor een hele reeks praktische toepassingen kunt gebruiken, kun je je H-bridge nu ook gebruiken om je fantasierijke tekenbot in twee richtingen te laten bewegen.

Pas op Jackson Pollack! We tekenen op je graf!

Vond je dit nuttig, leuk of vermakelijk? Volg @madeineuphoria om mijn laatste projecten te zien.