สะพาน H บนเขียงหั่นขนม: 8 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:09

H-Bridge เป็นวงจรที่สามารถขับเคลื่อนมอเตอร์ไปข้างหน้าและถอยหลังได้ อาจเป็นวงจรง่ายๆ ที่ต้องใช้ส่วนประกอบเพียงไม่กี่ชิ้นในการสร้าง คำแนะนำนี้สาธิตวิธีการเขียงหั่นขนม H-Bridge พื้นฐาน เมื่อเสร็จสิ้น คุณควรทำความคุ้นเคยกับการทำงานพื้นฐานของ H-Bridge และพร้อมที่จะก้าวไปสู่เวอร์ชันที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งสามารถรองรับมอเตอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่าและทรงพลังกว่าได้

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมชิ้นส่วน

จำเป็นต้องมีชิ้นส่วนเพียงไม่กี่ชิ้น1) แผงขนมปัง2) มอเตอร์ DC ขนาดเล็กที่สามารถทำงานได้ที่ ~7 โวลต์3) แบตเตอรี่ 9 โวลต์และแบตเตอรี snap4) ทรานซิสเตอร์ NPN สัญญาณขนาดเล็กสี่ตัว เรากำลังใช้ 2N2222A ที่นี่ 2N3904 เป็นหมายเลขชิ้นส่วนทั่วไปอีกหมายเลขหนึ่งและอีกหลายพันหมายเลขจะทำ 5) ตัวต้านทาน 22k ohm สี่ตัว6) สวิตช์ปุ่มกดสองตัว7) จัมเปอร์หรือสายสำรองเพื่อต่อทุกอย่าง

ขั้นตอนที่ 2: ทฤษฎี H-Bridge

H-Bridge เป็นวงจรที่สามารถขับเคลื่อนมอเตอร์กระแสตรงไปข้างหน้าและถอยหลังได้ ทิศทางของมอเตอร์เปลี่ยนแปลงโดยการเปลี่ยนขั้วของแรงดันไฟฟ้าเพื่อหมุนมอเตอร์ไปทางใดทางหนึ่ง สิ่งนี้แสดงให้เห็นได้ง่ายโดยการใช้แบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์กับสายนำของมอเตอร์ขนาดเล็ก แล้วเปลี่ยนขั้วเพื่อเปลี่ยนทิศทาง H-Bridge ตั้งชื่อตามวงจรพื้นฐานที่แสดงให้เห็นการทำงาน วงจรประกอบด้วยสวิตช์สี่ตัวที่ทำให้วงจรสมบูรณ์เมื่อใช้งานเป็นคู่ เมื่อปิดสวิตช์ S1 และ S4 มอเตอร์จะได้รับพลังงานและสปิน เมื่อปิด S2 และ S3 มอเตอร์จะได้รับพลังงานและหมุนไปในทิศทางอื่น โปรดทราบว่าไม่ควรปิด S1 และ S2 หรือ S3 และ S4 เข้าด้วยกันเพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจร สวิตช์ทางกายภาพที่เห็นได้ชัดนั้นทำไม่ได้เนื่องจากไม่มีใครนั่งอยู่ที่นั่นโดยพลิกสวิตช์เป็นคู่เพื่อให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปข้างหน้าหรือถอยหลัง นั่นคือที่มาของทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นสวิตช์โซลิดสเตตที่ปิดเมื่อใช้กระแสไฟขนาดเล็กที่ฐาน เนื่องจากต้องใช้กระแสไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยในการกระตุ้นทรานซิสเตอร์ เราจึงสามารถทำให้วงจรครึ่งหนึ่งสมบูรณ์ด้วยสัญญาณเดียว ทฤษฎีที่เพียงพอสำหรับการเริ่มต้น เรามาเริ่มสร้างกัน

ขั้นตอนที่ 3: เปิด H-Bridge

เราจะเริ่มต้นด้วยการวางสายไฟ เชื่อมต่อแบตเตอรีของคุณเข้ากับมุมหนึ่งของพาวเวอร์บัส แบบแผนคือการเชื่อมต่อแรงดันบวกกับแถวบนและค่าลบกับแถวล่างเพื่อแสดงสัญญาณสูงและต่ำตามลำดับ จากนั้นเราเชื่อมต่อชุดบัสไฟฟ้าด้านบนและด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 4: ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์

ขั้นตอนต่อไปคือการตั้งค่าทรานซิสเตอร์ จำในส่วนทฤษฎีว่าเราต้องการสวิตช์สี่ตัวเพื่อสร้าง H-Bridge ดังนั้นเราจะใช้ทรานซิสเตอร์ทั้งสี่ตัวที่นี่ นอกจากนี้เรายังจำกัดเลย์เอาต์ของเขียงหั่นขนม ดังนั้นวงจรจริงจะไม่เหมือนกับตัวอักษร H มาดูทรานซิสเตอร์อย่างรวดเร็วเพื่อทำความเข้าใจกระแส มีสามขาบนทรานซิสเตอร์แต่ละตัวที่เรียกว่าตัวสะสม ฐาน และตัวปล่อย ไม่ใช่ทรานซิสเตอร์ทั้งหมดที่มีลำดับเดียวกัน ดังนั้นโปรดดูแผ่นข้อมูลหากคุณไม่ได้ใช้หมายเลขชิ้นส่วนที่กล่าวถึงในขั้นตอนที่หนึ่ง เมื่อกระแสไฟขนาดเล็กถูกนำไปใช้กับฐาน กระแสที่ใหญ่กว่าอีกตัวหนึ่งจะได้รับอนุญาตให้ไหลจากตัวสะสมไปยัง ตัวปล่อย ที่สำคัญฉันจะพูดอีกครั้ง ทรานซิสเตอร์ช่วยให้กระแสขนาดเล็กควบคุมกระแสที่ใหญ่ขึ้น ในกรณีนี้ ตัวปล่อยควรเชื่อมต่อกับกราวด์เสมอ โปรดทราบว่ากระแสน้ำจะแสดงด้วยลูกศรเล็กๆ ในรูปด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 5: การสลับขั้ว

ตอนนี้เรากำลังจะจัดเรียงทรานซิสเตอร์ที่ครึ่งล่างของเขียงหั่นขนม พลิกทิศทางของทรานซิสเตอร์ตัวอื่นๆ ทรานซิสเตอร์ที่อยู่ติดกันแต่ละคู่จะทำหน้าที่เป็นครึ่งหนึ่งของ H-Bridge ต้องเว้นที่ว่างไว้ตรงกลางเพียงพอเพื่อให้พอดีกับจัมเปอร์และในที่สุดมอเตอร์นำไปสู่ ต่อไปเราจะเชื่อมต่อตัวสะสมและตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์กับบัสพลังงานบวกและลบตามลำดับ สุดท้าย เราจะเพิ่มจัมเปอร์ซึ่งจะเชื่อมต่อกับสายนำของมอเตอร์ ขณะนี้ทรานซิสเตอร์พร้อมที่จะส่งกระแสไฟเมื่อฐานถูกเปิดใช้งาน

ขั้นตอนที่ 6: การใช้สัญญาณ

เราจำเป็นต้องใช้กระแสเล็ก ๆ กับทรานซิสเตอร์แต่ละตัวเป็นคู่ ขั้นแรก เราต้องต่อตัวต้านทานเข้ากับฐานของทรานซิสเตอร์แต่ละตัว ต่อไปเราจะเชื่อมต่อตัวต้านทานแต่ละชุดกับจุดร่วมเพื่อเตรียมเชื่อมต่อสวิตช์ จากนั้นเราจะเพิ่มสวิตช์สองตัวที่เชื่อมต่อกับบัสบวกด้วย สวิตช์เหล่านี้จะเปิดใช้งาน H-Bridge ครึ่งหนึ่งในแต่ละครั้ง และสุดท้ายเราก็ต่อมอเตอร์เข้าด้วยกัน แค่นั้นแหละ. เชื่อมต่อแบตเตอรี่ของคุณและทดสอบวงจรของคุณ มอเตอร์ควรหมุนไปในทิศทางเดียวเมื่อกดปุ่มหนึ่งปุ่มและทิศทางตรงกันข้ามเมื่อกดปุ่มอีกปุ่มหนึ่ง ไม่ควรเปิดใช้งานสองปุ่มพร้อมกัน

ขั้นตอนที่ 7: ได้ภาพที่ชัดเจน

นี่คือไดอะแกรมของวงจรทั้งหมดในกรณีที่คุณต้องการบันทึกเพื่อใช้อ้างอิง กราฟิกดั้งเดิมได้รับความอนุเคราะห์จาก Oomlout

ขั้นตอนที่ 8: เพิ่มพลังให้กับ Ya

โอเค คุณมี H-Bridge ตัวใหม่บนเขียงหั่นขนม ตอนนี้อะไร? สิ่งสำคัญคือคุณต้องเข้าใจว่า H-Bridge พื้นฐานทำงานอย่างไร และสิ่งสำคัญจะเหมือนกันไม่ว่าคุณจะใช้กำลังมากแค่ไหนก็ตาม ต่อไปนี้คือเคล็ดลับบางประการที่จะก้าวไปอีกขั้นเพื่อรองรับมอเตอร์ที่ใหญ่ขึ้นและกำลังที่มากขึ้น - คุณสามารถใช้ Pulse Width Modulation (PWM) แทนสวิตช์สองตัวเพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์ เป็นเรื่องง่ายเมื่อคุณมีไมโครคอนโทรลเลอร์พร้อมใช้ และยังสามารถทำได้ด้วย IC ตัวจับเวลา 555 หรือ 556 และพาสซีฟสองสามตัวโดยไม่มีปัญหามากเกินไป - กุญแจสำคัญในการรองรับมอเตอร์กำลังสูงคือทรานซิสเตอร์กำลังสูง ทรานซิสเตอร์กำลังปานกลางและพาวเวอร์ MOSFET ในเคส TO-220 สามารถรองรับพลังงานได้มากกว่าทรานซิสเตอร์ TO-92 พลังงานต่ำที่เราใช้อยู่อย่างมีนัยสำคัญ ฮีทซิงค์ที่เหมาะสมจะเพิ่มความจุด้วย - สะพาน H ส่วนใหญ่สร้างขึ้นโดยใช้ทรานซิสเตอร์ทั้ง NPN และ PNP เพื่อป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรและปรับกระแสไฟให้เหมาะสม เราใช้เฉพาะ NPN ที่นี่เพื่อทำให้วงจรง่ายขึ้น - ไดโอดฟลายแบ็คมักใช้ในสะพาน H กำลังสูง เพื่อป้องกันวงจรที่เหลือจากแรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตรายซึ่งเกิดจากขดลวดของมอเตอร์เมื่อตัดกระแสไฟ ไดโอดเหล่านี้ถูกนำไปใช้กับทรานซิสเตอร์ในทิศทางการไหลของกระแสและต้านทานแรงดันย้อนกลับ EMF ที่เป็นอันตรายเหล่านี้ - TIP 102 และ TIP 107 เป็นคู่ของทรานซิสเตอร์กำลังเสริมที่สร้างขึ้นในฟลายแบ็คไดโอด TIP 122/127 และ 142/147 เป็นคู่ของทรานซิสเตอร์กำลังที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งน่าจะเพียงพอแล้วที่จะพาคุณไปในทิศทางที่ถูกต้องหากคุณต้องการให้คุณไปต่อ