วิธีทำสะพาน H: 15 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

H-bridge เป็นวงจรประเภทหนึ่งที่คุณสามารถใช้เพื่อให้มอเตอร์ DC แบบย้อนกลับหมุนได้ทั้งตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกา

กล่าวอีกนัยหนึ่ง วงจรนี้ช่วยให้คุณสามารถย้อนกลับทิศทางที่มอเตอร์หมุนได้อย่างรวดเร็วโดยใช้สวิตช์หรือชิปควบคุมเพื่อเปลี่ยนทิศทาง

ฉันจะแสดงวิธีสร้าง H-bridge ที่ง่ายและน่าเชื่อถือที่สุดที่ฉันรู้วิธีสร้าง ฉันต้องเตือนคุณว่านี่ไม่ใช่การออกแบบ H-bridge ที่ดีที่สุด และจริงๆ แล้ว มันมีข้อบกพร่องสองสามข้อซึ่งฉันจะอธิบายในภายหลัง

แม้ว่าหากคุณไม่เคยสร้างสะพาน H มาก่อนหรือเพียงแค่ต้องการวงจรที่สามารถย้อนกลับทิศทางการหมุนของมอเตอร์ วงจรนี้เป็นวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายและรวดเร็ว

โปรดทราบ:

สะพาน H นี้ไม่ดี คุณสามารถสร้าง H-bridges แบบง่าย ๆ ได้ดีขึ้นมาก และฉันกำลังเก็บข้อมูลนี้เพื่อวัตถุประสงค์ในการเก็บถาวร ลองดูที่ Skitter Bot Instructable นี้เพื่อเรียนรู้วิธีทำให้ง่ายขึ้น

ขั้นตอนที่ 1: ไปรับสิ่งของ

นี่คือสิ่งที่คุณต้องได้รับ:

4 - SPST 5VDC Reed Relays 1 - SPDT 5VDC Reed Relay 1 - แพ็คเกจคลิปแบตเตอรี่ 9V 1 - แบตเตอรี่ 9V 1 - สวิตช์สลับหรือสไลด์ (SPST) 1 - 7805 ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า 1 - บอร์ด PC 1 - มอเตอร์ DC

โปรดทราบว่าลิงค์บางส่วนในหน้านี้ประกอบด้วยลิงค์พันธมิตรของ Amazon ซึ่งจะไม่เปลี่ยนแปลงราคาของสินค้าใด ๆ ที่ขาย อย่างไรก็ตาม ฉันได้รับค่าคอมมิชชั่นเล็กน้อยหากคุณคลิกลิงก์เหล่านั้นและซื้ออะไรก็ตาม ฉันนำเงินจำนวนนี้ไปลงทุนในวัสดุและเครื่องมือสำหรับโครงการในอนาคต หากคุณต้องการคำแนะนำอื่นสำหรับผู้จัดหาชิ้นส่วนใด ๆ โปรดแจ้งให้เราทราบ

ขั้นตอนที่ 2: ความจริงเกี่ยวกับสะพาน H

H-bridge คือชุดสวิตช์ควบคุมสี่ชุดซึ่งมีสวิตช์สองชุดอยู่สองชุด

สวิตช์ชุดเดียวเมื่อปิดจะทำให้ไฟฟ้าไหลได้ทางเดียว สวิตช์อีกชุดหนึ่งทำให้กระแสไฟฟ้าไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม

ลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งของ H-bridge คือโดยทั่วไปแล้วสามารถใช้แรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กกว่า (5VDC จากไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นต้น) เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่กว่ามาก (12VDC ใช้สำหรับจ่ายไฟให้กับมอเตอร์) แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าทั้งสองนี้แยกจากกัน

สะพาน H สามารถสร้างด้วยรีเลย์ 4 ตัวหรือทรานซิสเตอร์ 4 ตัว

H-bridge ชนิดที่ดีที่สุดถูกสร้างขึ้นด้วยทรานซิสเตอร์เนื่องจากสามารถใช้ควบคุมความเร็วของมอเตอร์ได้อย่างง่ายดาย สะพาน H ที่สร้างโดยใช้รีเลย์ (เช่นเดียวกับที่เราทำ) ไม่สามารถใช้เพื่อเปลี่ยนความเร็วของมอเตอร์ได้อย่างง่ายดาย (เว้นแต่แน่นอนว่าแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์จะจ่ายจากแหล่งพลังงานที่สามารถมอดูเลต… เช่น H-bridge ตัวเองไม่สามารถมอดูเลตแหล่งพลังงานให้มอเตอร์ลงได้ต้องลดกำลังลงเพื่อทำให้มอเตอร์ช้าลงก่อนที่จะผ่านสะพาน H)

ขั้นตอนที่ 3: มันทำงานอย่างไร

สะพาน H ที่เรากำลังสร้างใช้รีเลย์

สิ่งนี้มีความหมายสำหรับคุณคือมอเตอร์จะหมุนเร็วที่สุดเท่าที่จะทำได้ในทิศทางเดียว จากนั้นเมื่อย้อนกลับ ให้หมุนเร็วที่สุดเท่าที่จะทำได้ในอีกทิศทางหนึ่ง สิ่งเดียวที่จะทำให้การหมุนของมอเตอร์ช้าลงคือถ้าคุณมีตัวควบคุมที่สามารถปรับสัญญาณไฟ 9VDC ก่อนที่มันจะเข้าสู่ H-bridge

เมื่อขดลวดของ "รีเลย์ 1" และ "รีเลย์ 4" ถูกดึงขึ้นสูง (กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน) มอเตอร์จะหมุนไปข้างหน้า (ดู "ภาพที่ 1")

เมื่อขดลวดของ "รีเลย์ 2" และ "รีเลย์ 3" ถูกดึงขึ้นสูง (กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน) มอเตอร์จะหมุนไปข้างหลัง (ดู "ภาพที่ 2")

เมื่อขดลวดของ "รีเลย์ 1" และ "รีเลย์ 2" ถูกดึงขึ้นสูง (กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน) มอเตอร์จะหยุดหมุน (ดู "ภาพที่ 3")

เมื่อขดลวดของ "รีเลย์ 3" และ "รีเลย์ 4" ถูกดึงขึ้นสูง (กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน) มอเตอร์จะหยุดหมุน (ดู "ภาพที่ 4")

********คำเตือน***********

คุณต้องการหลีกเลี่ยง:

"รีเลย์ 1" และ "รีเลย์ 3" ถูกดึงขึ้นสูง นี่เป็นไฟฟ้าลัดวงจรเนื่องจากไม่มีโหลดให้ไฟฟ้าผ่าน สิ่งเลวร้ายจะเกิดขึ้น! (ดู "ภาพที่ 5")

"รีเลย์ 2" และ "รีเลย์ 4" ถูกดึงขึ้นสูง นี่เป็นไฟฟ้าลัดวงจรเนื่องจากไม่มีโหลดให้ไฟฟ้าผ่าน สิ่งเลวร้ายจะเกิดขึ้น! (ลองนึกภาพ "ภาพที่ 6")

รีเลย์มากกว่า 2 ตัวถูกดึงขึ้นสูงในคราวเดียว สิ่งเลวร้ายจะเกิดขึ้น

ขั้นตอนที่ 4: เกี่ยวกับวงจรของเรา

วงจรของเราประกอบด้วย H-bridge ที่สร้างจากรีเลย์ SPST 4 ตัว (เสาเดี่ยว single-throw) และรีเลย์ SPDT เพิ่มเติม (single-pole double-throw) 1 ตัว ซึ่งจะใช้เพื่อสลับระหว่างรีเลย์ 2 ชุด 2 ชุด ตกลง…. นี่คือวิธีการทำงาน…พลังงานจากแบตเตอรี่ไปที่ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า 7805 ซึ่งจะถูกแปลงเป็น 5V พลังงานจากแบตเตอรี่จะไปที่ "รีเลย์ 1" และ "รีเลย์ 2" โดยไปที่มอเตอร์ (แต่เรากำลังนำหน้าตัวเอง) กำลังไฟฟ้า 5V จะไปที่คอยล์ของรีเลย์ SPDT และมันคือ ยังผ่านรีเลย์ SPDT ดังนั้น เมื่อปิดสวิตช์ 5V จะไหลผ่านคอยล์ของรีเลย์ SPDT และ 5V ก็จะถูกส่งผ่านรีเลย์ SPDT ไปยังคอยล์ของ "รีเลย์ 1" และ "รีเลย์ 4" เช่นกัน โดยบังคับให้ปิด ซึ่งช่วยให้ 9V ไหลผ่าน "รีเลย์ 1" และ "รีเลย์ 4" ในลักษณะที่มอเตอร์สามารถหมุนตามเข็มนาฬิกาได้ กล่าวอีกนัยหนึ่งเมื่อเราปิดสวิตช์ที่เชื่อมต่อกับคอยล์บนรีเลย์ SPDT เราจะทริกเกอร์สะพาน H เพื่อให้มอเตอร์หมุนตามเข็มนาฬิกา ดังนั้น หากเราต้องการให้มอเตอร์หมุนทวนเข็มนาฬิกา ทั้งหมดที่เราต้องทำ ทำคือสะบัดสวิตช์ไปในทิศทางตรงกันข้าม สิ่งนี้จะเปลี่ยนเส้นทางที่กระแสไฟฟ้าผ่านรีเลย์ SPDT และปิด "รีเลย์ 2" และ "รีเลย์ 3" (และโดยส่วนขยายเปิด "รีเลย์ 1" และ "รีเลย์ 4")

ขั้นตอนที่ 5: เริ่มการบัดกรีของคุณ

ประสานรีเลย์ SPST 4 ตัวของคุณกับ PCB ให้ชิดกันมากที่สุด (ดูภาพรอง) หากคุณไม่ทราบวิธีการบัดกรี ให้เรียนรู้วิธีบัดกรี จากนั้น บัดกรีรีเลย์ SPDT (สิ่งที่เหมือนกล่อง) กับบอร์ด ให้ใกล้เคียงกับรีเลย์ SPST มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ (ดูภาพรอง) สุดท้ายนี้ ในรีจิสเตอร์ทางด้านซ้ายสุดหรือด้านขวาของบอร์ด ให้บัดกรีตัวควบคุม 7805 5V ของคุณ (ดูภาพรอง) ตอนนี้คุณควรมีทั้งหมด ส่วนประกอบหลักของคุณเชื่อมต่อกับบอร์ด (ดูภาพหลัก)

ขั้นตอนที่ 6: บัดกรีสายไฟบางส่วน

คุณต้องการเชื่อมต่อสายไฟกับส่วนประกอบของคุณเพื่อให้เชื่อมต่อเข้าด้วยกันจริงและสามารถทำสิ่งต่างๆ ได้

ในการเริ่มต้น ให้บัดกรีลวดสีดำที่ด้านหนึ่งของคอยล์บนรีเลย์ SPST แต่ละตัว เลือกจุดบน PCB ที่มีช่องว่างอย่างน้อย 8 ช่องและไม่ได้เชื่อมต่อกับส่วนประกอบใด ๆ จากนั้นประสานสายไฟทั้ง 4 เส้นเข้าด้วยกันที่ด้านล่างของบอร์ด

ขั้นตอนที่ 7: บัดกรีสายไฟเพิ่มเติม

จากนั้นคุณต้องเชื่อมต่อสายไฟสองเส้นเข้ากับพินเอาต์พุตแต่ละอันบนรีเลย์ SPDT พิจารณาสายไฟสองเส้นนี้เป็นของชุดสายไฟเดียวกัน ต่อสายไฟหนึ่งชุดเข้ากับคอยส์บนรีเลย์สองตัวที่อยู่ใกล้ที่สุด เชื่อมต่อสายไฟอีกชุดหนึ่งเข้ากับคอยส์บนรีเลย์สองตัวที่อยู่ไกลที่สุด (เพื่อความกระจ่าง โปรดดูหมายเหตุรูปภาพ)

ขั้นตอนที่ 8: บัดกรีสายไฟให้มากขึ้น

เชื่อมต่อพินกลางของรีเลย์ตัวแรกเข้ากับอินพุต 9V บนตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า เชื่อมต่อพินกลางของรีเลย์ที่สองกับกราวด์ (ตำแหน่งที่มีสายสีดำทั้งหมดเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน) เชื่อมต่อพินกลางของรีเลย์ตัวที่สามเข้ากับอินพุต 9V บนตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า เชื่อมต่อพินกลางของรีเลย์ที่สี่กับกราวด์ (สถานที่ที่สายสีดำทั้งหมดเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน)

เพื่อความกระจ่างโปรดดูภาพด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 9: ใครจะมีแม้ว่าจะมีสายหลายสายนี้?

เชื่อมต่อปลายอีกด้านของสายไฟเหล่านี้เข้ากับพินอินพุตบน SPDT Relay ต่อสายไฟอีกเส้นเข้ากับคอยล์บนรีเลย์ SPDT

แล้วก็มีเรื่องของการสลับ สายหนึ่งบนสวิตช์ไปที่คอยล์บนรีเลย์ SPDT และสายอื่นบนสวิตช์จะลงกราวด์

ตอนนี้ก็เป็นเวลาที่ดีที่จะต่อสายสีดำระหว่างกราวด์กับพินกลางบนตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า

ขั้นตอนที่ 10: แนบปลั๊กเซ็กซี่ Beast

คุณต้องการเปิด H-bridge ใช่ไหม? และไม่ว่าคุณจะคิดว่าตัวเองเซ็กซี่แค่ไหน วิธีเดียวที่จะเปิดมันก็คือการใช้ไฟฟ้า

ดังนั้นให้ต่อสายสีแดงของปลั๊ก 9V เข้ากับอินพุต 9V บนตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า แล้วต่อสายสีดำเข้ากับสายกราวด์อื่นๆ ทั้งหมดบนบอร์ด

ขั้นตอนที่ 11: สำหรับสายเพิ่มเติม

ติดลวดขนาด 5 เข้ากับหมุดที่ด้านข้างของหลอดรีเลย์ SPST ซึ่งปัจจุบันไม่มีสายไฟติดอยู่

หากมีสายสีแดง +9V บนหมุดตรงกลางที่ด้านหนึ่งของท่อที่มีสายไฟอยู่ ให้ติดสายสีแดงที่ด้านที่ต่อกับสายไฟอยู่ด้วย หากมีลวดสีดำอยู่ด้านข้างพร้อมสายไฟทั้งหมด ให้ติดลวดสีดำที่ด้านนี้

ขั้นตอนที่ 12: ทำความสะอาด

ตัดลวดส่วนเกินทั้งหมดที่อยู่ด้านล่างของบอร์ดออก

เล็มให้ชิดกับกระดานให้มากที่สุดโดยไม่ทำให้การเชื่อมต่อเสียหาย

วิธีนี้จะช่วยป้องกันไม่ให้สายไฟไขว้กันในภายหลัง

ขั้นตอนที่ 13: การทดสอบ… การทดสอบ… 1… 2… 3…

ตอนนี้เป็นเวลาที่จะดูว่าใช้งานได้หรือไม่ ลองนึกถึงลวดสีแดงและสีดำใกล้กับขอบด้านหนึ่งของกระดานเป็นชุดเดียว คิดว่าลวดสีแดงและสีดำที่อยู่ไกลออกไปเป็นอีกชุดหนึ่ง ในภาพด้านล่าง ฉันบิดสายไฟสองเส้นของแต่ละชุดเข้าด้วยกัน เมื่อ H-bridge ถูกทริกเกอร์โดยรีเลย์ SPDT ชุดใดชุดหนึ่งหรือชุดอื่น ในเวลาใดก็ตาม จะมีกำลังไหลผ่าน ดังนั้นหาก เราต้องติด LED แบบอนุกรมที่มีตัวต้านทาน 220 โอห์มในแต่ละชุด เมื่อเราเสียบแบตเตอรี่และสะบัดสวิตช์ ไฟ LED ดวงใดดวงหนึ่งจะสว่างขึ้นหรืออีกดวงจะสว่างขึ้น (ดูภาพด้านล่าง)

การแก้ไขปัญหาหาก H-bridge ของคุณไม่ทำงานในลักษณะนี้ ตรวจสอบให้แน่ใจ:1. คุณกำลังใช้ "ชุด" ที่ถูกต้องของสายไฟ2 สายไฟทั้งหมดของคุณมีการกำหนดเส้นทางอย่างถูกต้อง (ดูแผนภาพด้านล่าง)3. คุณทำการเชื่อมต่อแบบบัดกรีที่เหมาะสมทั้งหมดและไม่พลาดสายใดๆ4 คุณไม่มีสายไขว้ (ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ามักจะร้อนมากหากคุณทำ คุณควรจะสามารถเห็นได้ว่ามันข้ามที่ไหน…โดยปกติ)5. รีเลย์ของคุณทำงาน (คุณสามารถตรวจสอบได้โดยการเชื่อมปลายขั้วบวกของคอยล์เข้ากับแหล่งจ่ายไฟ 5V โดยตรง เมื่อคุณทำเช่นนี้ คุณจะได้ยินเสียงคลิกเล็กน้อย)6. แบตเตอรี่ของคุณยังไม่หมด (ให้แตะ LED อย่างรวดเร็วและดูว่าไฟติดหรือไม่)7. LED ของคุณยังไม่ตาย (ลองใช้ LED อื่น)8. ไฟ LED ของคุณไม่ถอยหลังและป้องกันการไหลของกระแสไฟฟ้า (ลองหมุนดู)9. เทพเจ้าแห่งอิเล็กทรอนิกส์ไม่โกรธคุณ

ขั้นตอนที่ 14: เชื่อมต่อมอเตอร์

นี่คือที่ที่จะได้รับเพียงเล็กน้อยหากิน

เนื่องจากเราต้องการให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านมอเตอร์ทั้งไปข้างหน้าและข้างหลัง เราจึงต้องการติดตั้งสายไฟชุดหนึ่งเข้ากับมอเตอร์ที่มีขั้วที่ถูกต้องและอีกชุดหนึ่งเข้ากับมอเตอร์ที่มีขั้วแบบย้อนกลับ

กล่าวอีกนัยหนึ่ง สีดำจากชุดหนึ่งจะจับคู่กับสีแดงจากชุดอื่น แล้วต่อเข้ากับสายสีแดงบนมอเตอร์ และสีแดงจากชุดหนึ่งจะจับคู่กับสีดำจากอีกชุดหนึ่งและติดเข้ากับสายสีดำบนมอเตอร์

หรือเพียงแค่ดูว่าเกิดอะไรขึ้นเพียงแค่ดูภาพอย่างระมัดระวัง มันควรจะสมเหตุสมผล

ขั้นตอนที่ 15: ปรับปรุง Artbot ของคุณ

คุณยังสามารถใช้ H-bridge ของคุณเพื่อให้บ็อตวาดรูปแฟนซีของคุณเคลื่อนที่ในสองทิศทางได้อีกด้วย

ระวังหลัง แจ็คสัน พอลแล็ค! เราจะวาดบนหลุมศพของคุณ!

คุณพบว่าสิ่งนี้มีประโยชน์ สนุก หรือสนุกสนานหรือไม่ ติดตาม @madeineuphoria เพื่อดูโครงการล่าสุดของฉัน