H-brug op een breadboard - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:20

De H-brug is een circuit dat een motor vooruit en achteruit kan aandrijven. Het kan een heel eenvoudig circuit zijn waarvoor slechts een handvol componenten nodig is om te bouwen. Deze Instructable laat zien hoe je een basis H-brug kunt breadboarden. Na voltooiing moet u bekend zijn met de basisbediening van een H-brug en klaar zijn om door te gaan naar meer gecompliceerde versies die grotere, krachtigere motoren kunnen ondersteunen.

Stap 1: Verzamelen van de onderdelen

Er zijn maar een handvol onderdelen nodig.1) Een breadboard2) Een kleine gelijkstroommotor die kan werken op ~7 volt3) Een 9-volt batterij en batterijklem4) Vier kleine signaal-NPN-transistoren. We gebruiken hier de 2N2222A. 2N3904 is een ander veelvoorkomend onderdeelnummer en duizenden anderen zullen het ook doen.5) Vier 22k ohm-weerstanden6) Twee drukknopschakelaars7) Jumpers of reservedraad om alles aan te sluiten

Stap 2: H-brugtheorie

De H-Bridge is een circuit dat een gelijkstroommotor vooruit en achteruit kan aandrijven. De motorrichting wordt veranderd door de polariteit van de spanning om te schakelen om de motor op de een of andere manier te draaien. Dit is eenvoudig aan te tonen door een 9-volt batterij aan te sluiten op de draden van een kleine motor en vervolgens de klemmen om te wisselen om van richting te veranderen. De H-Bridge dankt zijn naam aan de basisschakeling die zijn werking demonstreert. De schakeling bestaat uit vier schakelaars die de schakeling in paren completeren. Wanneer schakelaars S1 en S4 gesloten zijn, krijgt de motor stroom en draait. Wanneer S2 en S3 gesloten zijn, krijgt de motor kracht en draait in de andere richting. Merk op dat S1 en S2 of S3 en S4 nooit samen mogen worden gesloten om kortsluiting te voorkomen. Het is duidelijk dat fysieke schakelaars onpraktisch zijn, aangezien niemand daar twee schakelaars gaat draaien om hun robot vooruit of achteruit te laten bewegen. Dat is waar de transistors binnenkomen. Een transistor fungeert als een solid-state schakelaar die sluit wanneer een kleine stroom op de basis wordt toegepast. Omdat er maar een kleine stroom nodig is om een transistor te activeren, zijn we in staat om de helft van het circuit te voltooien met een enkel signaal. Dat is genoeg theorie om aan de slag te gaan, dus laten we beginnen met bouwen.

Stap 3: De H-brug van stroom voorzien

We beginnen met het leggen van de elektriciteitsleidingen. Sluit uw batterijklem aan op een hoek van de stroombus. De conventie is om de positieve spanning aan te sluiten op de bovenste rij en de negatieve op de onderste rij om respectievelijk de HIGH en LOW signalen aan te duiden. Vervolgens verbinden we de bovenste en onderste sets stroombussen.

Stap 4: De transistor als schakelaar

De volgende stap is het instellen van de transistors. Bedenk in het theoriegedeelte dat we vier schakelaars nodig hebben om een H-brug te bouwen, dus we zullen hier alle vier de transistors gebruiken. We zijn ook beperkt tot de lay-out van een breadboard, dus het eigenlijke circuit zal niet lijken op de letter H. Laten we een snelle blik werpen op een transistor om de huidige stroom te begrijpen. Er zijn drie poten op elke transistor die bekend staan als de collector, basis en emitter. Niet alle transistors hebben dezelfde volgorde, dus zorg ervoor dat u een datasheet raadpleegt als u een van de onderdeelnummers uit stap één niet gebruikt. Wanneer een kleine stroom op de basis wordt toegepast, kan een andere grotere stroom van collector naar emitter. Dat is belangrijk, dus ik zeg het nog een keer. Een transistor laat een kleine stroom toe om een grotere stroom te regelen. In dit geval moet de emitter altijd op aarde worden aangesloten. Merk op dat de huidige stroom wordt weergegeven door een kleine pijl in de onderstaande afbeelding.

Stap 5: Polariteiten wisselen

Nu gaan we de transistors op de onderste helft van het breadboard plaatsen, waarbij we de oriëntatie voor elke andere transistor omdraaien. Elk paar aangrenzende transistors zal dienen als de helft van de H-brug. Er moet voldoende ruimte in het midden worden gelaten om enkele jumpers en uiteindelijk de motorkabels te kunnen plaatsen. Vervolgens zullen we de collector en emitter van de transistors aansluiten op respectievelijk de positieve en negatieve stroombussen. Als laatste voegen we de jumpers toe die verbinding maken met de motordraden. De transistors zijn nu klaar om een stroom door te laten wanneer de basis wordt geactiveerd.

Stap 6: Een signaal toepassen

We moeten een kleine stroom op elk van de transistors in paren toepassen. Eerst moeten we een weerstand aansluiten op de basis van elke transistor. Vervolgens zullen we elke set weerstanden aansluiten op een gemeenschappelijk punt als voorbereiding om een schakelaar aan te sluiten. Daarna voegen we de twee schakelaars toe die ook op de positieve bus zijn aangesloten. Deze schakelaars zullen de helft van de H-brug tegelijk activeren. En als laatste sluiten we de motor aan. Dat is het. Sluit uw batterij aan en test uw circuit. De motor moet in de ene richting draaien wanneer een knop wordt ingedrukt en in de tegenovergestelde richting wanneer de andere knop wordt ingedrukt. De twee knoppen mogen niet tegelijkertijd worden geactiveerd.

Stap 7: Een duidelijk beeld krijgen

Hier is een diagram van het volledige circuit voor het geval u het ter referentie wilt bewaren. De originele graphics zijn afkomstig van Oomlout.

Stap 8: Meer kracht voor Ya

Oké, dus je hebt een glimmende nieuwe H-brug op een breadboard. Wat nu? Het belangrijkste is dat je begrijpt hoe een basis H-Bridge werkt en dat de essentie hetzelfde is, hoeveel kracht je ook uitoefent. Hier zijn een paar tips om een stap verder te gaan om grotere motoren en meer vermogen te ondersteunen. - U kunt pulsbreedtemodulatie (PWM) gebruiken in plaats van de twee schakelaars om de snelheid van de motor te regelen. Dit is gemakkelijk als je een microcontroller tot je beschikking hebt en kan ook zonder al te veel moeite worden bereikt met een 555 of 556 timer IC en een paar passives. - De sleutel tot het ondersteunen van motoren met een hoger vermogen zijn transistors met een hoger vermogen. Transistors met gemiddeld vermogen en Power MOSFET's in TO-220-behuizingen kunnen aanzienlijk meer vermogen aan dan de TO-92-transistors met laag vermogen die we hier gebruiken. Goede koellichamen zullen ook de capaciteit vergroten. - De meeste H-bruggen zijn gebouwd met zowel NPN- als PNP-transistors om kortsluiting te voorkomen en de stroom te optimaliseren. We hebben hier alleen NPN gebruikt om het circuit te vereenvoudigen. - Flyback-diodes worden meestal gebruikt in H-bruggen met een hoger vermogen om de rest van het circuit te beschermen tegen gevaarlijke spanningen die worden geproduceerd door de spoelen van de motor wanneer de voeding wordt losgekoppeld. Deze diodes worden over de transistor aangebracht in de richting van de stroom en weerstaan deze schadelijke EMF-tegenspanningen. - De TIP 102 en TIP 107 zijn een paar complementaire vermogenstransistoren met ingebouwde flyback-diodes. De TIP 122/127 en 142/147 zijn vergelijkbare paren vermogenstransistors. Dat zou genoeg moeten zijn om je in de goede richting te sturen als je door wilt gaan.