Πώς να φτιάξετε μια γέφυρα Η: 15 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Η γέφυρα H είναι ένας τύπος κυκλώματος που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε για να κάνετε έναν αναστρέψιμο κινητήρα DC να περιστρέφεται δεξιόστροφα και αριστερόστροφα.

Με άλλα λόγια, αυτό το κύκλωμα σας επιτρέπει να αντιστρέψετε γρήγορα την κατεύθυνση που περιστρέφεται ένας κινητήρας χρησιμοποιώντας ένα διακόπτη ή ένα τσιπ ελεγκτή για να αλλάξετε την κατεύθυνσή του.

Θα σας δείξω πώς να φτιάξετε την απλούστερη και πιο αξιόπιστη μορφή H-bridge που ξέρω πώς να φτιάξω. Πρέπει να σας προειδοποιήσω ότι αυτό δεν είναι σε καμία περίπτωση ο καλύτερος σχεδιασμός της γέφυρας H και, στην πραγματικότητα, έχει ένα μειονέκτημα που θα εξηγήσω αργότερα.

Παρόλο που δεν θα έπρεπε ποτέ να έχετε κάνει γέφυρα H ή να χρειαστείτε απλώς ένα κύκλωμα που μπορεί να αντιστρέψει την κατεύθυνση περιστροφής ενός κινητήρα, τότε αυτό το κύκλωμα είναι μια γρήγορη και εύκολη λύση.

Παρακαλώ σημειώστε:

Αυτό το H-Bridge δεν είναι καλό. Μπορείτε να κάνετε πολύ καλύτερες απλές γέφυρες H και το διατηρώ για αρχειακούς σκοπούς. Ελέγξτε αυτό το Skitter Bot Instructable για να μάθετε πώς να το κάνετε πιο εύκολο.

Βήμα 1: Πηγαίνετε για πράγματα

Δείτε τι χρειάζεστε για να πάρετε:

4 - Ρελέ Reed 1 SPST 5VDC 1 - Ρελέ Reed 1 SPDT 5 - πακέτο κλιπ μπαταρίας 9V 1 - Μπαταρία 9V 1 - Διακόπτης εναλλαγής ή διαφάνειας (SPST) 1 - 7805 Ρυθμιστής τάσης 1 - Πίνακας PC 1 - Κινητήρας DC

Λάβετε υπόψη ότι ορισμένοι από τους συνδέσμους σε αυτήν τη σελίδα περιέχουν συνδέσμους συνεργατών της Amazon. Αυτό δεν αλλάζει την τιμή κανενός από τα είδη προς πώληση. Ωστόσο, κερδίζω μια μικρή προμήθεια εάν κάνετε κλικ σε οποιονδήποτε από αυτούς τους συνδέσμους και αγοράσετε οτιδήποτε. Επενδύω αυτά τα χρήματα σε υλικά και εργαλεία για μελλοντικά έργα. Εάν θέλετε μια εναλλακτική πρόταση για έναν προμηθευτή οποιουδήποτε από τα μέρη, ενημερώστε με.

Βήμα 2: Η αλήθεια για τις γέφυρες H

Η γέφυρα H είναι μια σειρά τεσσάρων ελεγχόμενων διακοπτών στους οποίους υπάρχουν δύο σετ δύο διακοπτών.

Ένα σετ διακοπτών όταν είναι κλειστό επιτρέπει τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος προς μία κατεύθυνση. Το άλλο σετ διακοπτών επιτρέπει τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό μιας γέφυρας H είναι ότι τυπικά μπορεί να χρησιμοποιήσει μικρότερη τάση (5VDC από μικροελεγκτή, για παράδειγμα) για τον έλεγχο μιας πολύ μεγαλύτερης τάσης (12VDC που χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία ενός κινητήρα). Αυτές οι δύο ξεχωριστές πηγές τάσης διατηρούνται απομονωμένες η μία από την άλλη.

Οι γέφυρες H μπορούν να κατασκευαστούν είτε με 4 ρελέ είτε με 4 τρανζίστορ.

Ο καλύτερος τύπος γέφυρας Η κατασκευάζεται με τρανζίστορ αφού αυτά μπορούν εύκολα να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο της ταχύτητας του κινητήρα (χρησιμοποιώντας τη μικρότερη τάση για τη διαμόρφωση της πολύ μεγαλύτερης τάσης του κινητήρα). Μια γέφυρα Η που κατασκευάζεται με ρελέ (όπως αυτή που φτιάχνουμε) δεν μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί για να αλλάξει την ταχύτητα του κινητήρα (εκτός αν, φυσικά, η τάση του κινητήρα τροφοδοτείται από πηγή ισχύος ικανή να διαμορφωθεί… δηλ. Η γέφυρα Η από μόνη της δεν μπορεί να διαμορφώσει την πηγή ισχύος για να κατεβάσει τον κινητήρα. Η ισχύς πρέπει να μειωθεί για να επιβραδύνει τον κινητήρα πριν περάσει από τη γέφυρα Η).

Βήμα 3: Πώς λειτουργεί

Η γέφυρα Η που κάνουμε χρησιμοποιεί ρελέ.

Αυτό σημαίνει για εσάς είναι ότι ο κινητήρας θα περιστρέφεται όσο πιο γρήγορα μπορεί προς τη μία κατεύθυνση και στη συνέχεια, όταν αντιστραφεί, θα περιστρέφεται όσο πιο γρήγορα μπορεί προς την άλλη κατεύθυνση. Το μόνο πράγμα που θα επιβραδύνει την περιστροφή του κινητήρα είναι εάν έχετε έναν ελεγκτή που μπορεί να διαμορφώσει το 9VDC το σήμα ισχύος ΠΡΙΝ εισέλθει στη γέφυρα Η.

Όταν τα πηνία στο "Relay 1" και "Relay 4" τραβηχτούν ψηλά (ρεύμα ρέει μέσα από αυτά), τότε ο κινητήρας θα περιστρέφεται προς τα εμπρός (βλ. "Εικόνα 1").

Όταν τα πηνία στο "Relay 2" και "Relay 3" τραβηχτούν ψηλά (ρεύμα ρέει μέσα από αυτά), τότε ο κινητήρας θα γυρίσει προς τα πίσω (δείτε "Εικόνα 2").

Όταν τα πηνία στο "Relay 1" και "Relay 2" τραβηχτούν ψηλά (ρεύμα ρέει μέσα από αυτά), τότε ο κινητήρας θα σταματήσει να περιστρέφεται (βλέπε "Εικόνα 3").

Όταν τα πηνία στο "Relay 3" και "Relay 4" τραβηχτούν ψηλά (ρεύμα ρέει μέσα από αυτά), τότε ο κινητήρας θα σταματήσει να περιστρέφεται (βλέπε "Εικόνα 4").

********ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ***********

Θέλετε να ΑΠΟΦΥΓΕΤΕ:

"Ρελέ 1" και "Ρελέ 3" που τραβιούνται ψηλά. Αυτό είναι ένα βραχυκύκλωμα, καθώς δεν υπάρχει φορτίο για να περάσει η ηλεκτρική ενέργεια. Κακά πράγματα θα συμβούν! (δείτε "Εικόνα 5")

"Ρελέ 2" και "Ρελέ 4" που τραβιούνται ψηλά. Αυτό είναι ένα βραχυκύκλωμα, καθώς δεν υπάρχει φορτίο για να περάσει η ηλεκτρική ενέργεια. Κακά πράγματα θα συμβούν! (φανταστείτε την "Εικόνα 6")

Πάνω από 2 ρελέ τραβούν ψηλά ταυτόχρονα. Κακά πράγματα θα συμβούν.

Βήμα 4: Σχετικά με το κύκλωμά μας

Το κύκλωμά μας περιλαμβάνει μια γέφυρα H που αποτελείται από 4 ρελέ SPST (μονόπολη μονής ρίψης) και 1 επιπλέον ρελέ SPDT (μονόπολος διπλής ρίψης) που θα χρησιμοποιηθεί για εναλλαγή μεταξύ των 2 σετ των 2 ρελέ. Εντάξει…. έτσι λειτουργεί… Η ενέργεια από την μπαταρία πηγαίνει στον ρυθμιστή τάσης 7805 όπου μετατρέπεται σε 5V. Η ισχύς από την μπαταρία πηγαίνει επίσης στο "Relay 1" και "Relay 2" όπου πηγαίνει στον κινητήρα (αλλά είμαστε μπροστά από τον εαυτό μας). Η ισχύς των 5V πηγαίνει και στο πηνίο του ρελέ SPDT και είναι επίσης περνώντας από το ρελέ SPDT. Έτσι, όταν ο διακόπτης είναι κλειστός, 5V ρέει μέσω του πηνίου του ρελέ SPDT και 5V επίσης δρομολογείται μέσω του ρελέ SPDT στα πηνία των "Ρελέ 1" και "Ρελέ 4" αναγκάζοντάς τους να κλείσουν. Αυτό επιτρέπει στο 9V να ρέει μέσω του "Relay 1" και του "Relay 4" με τρόπο που ο κινητήρας μπορεί να περιστρέφεται δεξιόστροφα. Με άλλα λόγια, όταν κλείνουμε το διακόπτη που είναι συνδεδεμένο στο πηνίο στο ρελέ SPDT, ενεργοποιούμε τη γέφυρα Η για να επιτρέψει στον κινητήρα να περιστρέφεται δεξιόστροφα. Επομένως, εάν θέλουμε ο κινητήρας να περιστρέφεται αριστερόστροφα το μόνο που θα χρειαζόμασταν κάντε το κτύπημα του διακόπτη προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτό θα αλλάξει τη διαδρομή μέσω της οποίας ο ηλεκτρισμός περνάει από το ρελέ SPDT και με τη σειρά του κλείνει τα "Relay 2" και "Relay 3" (και κατ 'επέκταση ανοίγει τα "Relay 1" και "Relay 4").

Βήμα 5: Ξεκινήστε τη συγκόλληση

Συγκολλήστε τα 4 ρελέ σας SPST στο PCB όσο το δυνατόν πιο κοντά (δείτε δευτερεύουσα εικόνα). Εάν δεν ξέρετε πώς να κολλήσετε, μάθετε πώς να κολλάτε. Στη συνέχεια, κολλήστε το ρελέ SPDT (το πράγμα που μοιάζει με κουτί) στον πίνακα Όσο πιο κοντά μπορείτε να πάρετε τα ρελέ SPST (δείτε δευτερεύουσα εικόνα) Τέλος, στους καταχωρητές είτε στην άκρη αριστερά είτε στη δεξιά πλευρά του πίνακα, κολλήστε τον ρυθμιστή σας 7805 5V (δείτε δευτερεύουσα εικόνα). Τώρα πρέπει να έχετε όλα τα κύρια εξαρτήματά σας που συνδέονται με τον πίνακα (δείτε την κύρια εικόνα).

Βήμα 6: Κολλήστε μερικά καλώδια

Θα θέλετε τώρα να συνδέσετε καλώδια στα εξαρτήματά σας έτσι ώστε να είναι πραγματικά ενωμένα μεταξύ τους και να μπορούν να κάνουν πράγματα.

Αρχικά, κολλήστε ένα μαύρο καλώδιο στη μία πλευρά του πηνίου σε κάθε ρελέ SPST. Επιλέξτε ένα σημείο στο PCB όπου υπάρχουν τουλάχιστον 8 άδειες υποδοχές και δεν είναι συνδεδεμένες σε κανένα από τα εξαρτήματα και στη συνέχεια κολλήστε και τα 4 καλώδια μαζί στην κάτω πλευρά του πίνακα.

Βήμα 7: Κολλήστε μερικά ακόμη καλώδια

Στη συνέχεια, πρέπει να συνδέσετε δύο καλώδια σε κάθε ακίδα εξόδου στο ρελέ SPDT. Εξετάστε καθένα από αυτά τα δύο σύρματα που ανήκουν στο ίδιο σύνολο καλωδίων. Συνδέστε ένα σετ καλωδίων στα πηνία στα δύο πλησιέστερα ρελέ. Συνδέστε το άλλο σύνολο καλωδίων στα πηνία των δύο πιο μακρινών ρελέ (για διευκρίνιση δείτε τις σημειώσεις εικόνας).

Βήμα 8: Συγκολλήστε ακόμη περισσότερα καλώδια

Συνδέστε τον μεσαίο πείρο του πρώτου ρελέ στην είσοδο 9V του ρυθμιστή τάσης. Συνδέστε το μεσαίο πείρο του δεύτερου ρελέ στη γείωση (το μέρος με όλα τα μαύρα καλώδια συνδεδεμένα μεταξύ τους). Συνδέστε τον μεσαίο πείρο του τρίτου ρελέ στην είσοδο 9V του ρυθμιστή τάσης. Συνδέστε το μεσαίο πείρο του τέταρτου ρελέ στη γείωση (το μέρος με όλα τα μαύρα καλώδια συνδεδεμένα μεταξύ τους).

Για διευκρινίσεις δείτε τις παρακάτω εικόνες.

Βήμα 9: Ποιος θα είχε αν και θα υπήρχαν τόσα πολλά καλώδια;

Συνδέστε το άλλο άκρο ενός από αυτά τα καλώδια στον πείρο εισόδου στο ρελέ SPDT. Συνδέστε το άλλο καλώδιο στο πηνίο στο ρελέ SPDT.

Και μετά υπάρχει το θέμα του διακόπτη. Το ένα καλώδιο στο διακόπτη πηγαίνει στο πηνίο στο ρελέ SPDT και το άλλο καλώδιο στο διακόπτη πηγαίνει στη γείωση.

Τώρα θα ήταν επίσης μια καλή στιγμή για να συνδέσετε ένα μαύρο καλώδιο μεταξύ της γείωσης και του μεσαίου πείρου στον ρυθμιστή τάσης.

Βήμα 10: Συνδέστε ένα Plug You Sexy Beast

Θα θέλετε να μπορείτε να ενεργοποιήσετε τη γέφυρά σας H, σωστά; Και όσο σέξι και αν νομίζετε ότι είστε, ο μόνος τρόπος για να το ενεργοποιήσετε είναι με ηλεκτρικό ρεύμα.

Έτσι, συνδέστε το κόκκινο καλώδιο του βύσματος 9V στην είσοδο 9V του ρυθμιστή τάσης. Στη συνέχεια, συνδέστε το μαύρο καλώδιο σε όλα τα άλλα καλώδια γείωσης στον πίνακα.

Βήμα 11: Για λίγα καλώδια περισσότερα

Συνδέστε σύρμα 5 στις καρφίτσες στο πλάι των σωλήνων ρελέ SPST που δεν έχουν επί του παρόντος συνδεδεμένα καλώδια.

Εάν υπάρχει ένα κόκκινο καλώδιο +9V στη μεσαία καρφίτσα στη μία πλευρά του σωλήνα που έχει καλώδια επί του παρόντος, τότε επίσης συνδέστε ένα κόκκινο σύρμα στην πλευρά που συνδέετε τα καλώδια. Εάν υπάρχει ένα μαύρο καλώδιο στο πλάι με όλα τα καλώδια, τότε συνδέστε ένα μαύρο καλώδιο σε αυτήν την πλευρά.

Βήμα 12: Καθαρισμός

Κόψτε όλο το επιπλέον καλώδιο στην κάτω πλευρά της σανίδας.

Περικοπή όσο το δυνατόν πιο κοντά στον πίνακα χωρίς διακοπή σύνδεσης.

Αυτό θα εμποδίσει τα καλώδια να περάσουν αργότερα.

Βήμα 13: Δοκιμή… Δοκιμή… 1… 2… 3…

Τώρα ήρθε η ώρα να δούμε αν λειτουργεί. Σκεφτείτε το κόκκινο και το μαύρο σύρμα πιο κοντά στο ένα άκρο του πίνακα ως ένα σετ. Σκεφτείτε το μακρύτερο κόκκινο και μαύρο σύρμα ως άλλο σετ. Στην παρακάτω εικόνα, έστριψα τα δύο καλώδια κάθε σετ μαζί. Όταν η γέφυρα H ενεργοποιείται από το ρελέ SPDT, είτε το ένα σετ είτε το άλλο σετ, ανά πάσα στιγμή, θα έχει ισχύ να ρέει μέσα από αυτό. Έτσι, αν έπρεπε να συνδέσουμε μια σειρά LED με αντίσταση 220 ohm σε κάθε σετ, όταν συνδέουμε μια μπαταρία και χτυπάμε το διακόπτη, είτε το ένα LED θα ανάψει είτε το άλλο θα ανάψει (δείτε τις παρακάτω εικόνες).

Αν η γέφυρα H δεν λειτουργεί με αυτόν τον τρόπο, βεβαιωθείτε: 1. Χρησιμοποιείτε το σωστό "σύνολο" καλωδίων2. Όλα τα καλώδια σας δρομολογούνται σωστά (Δείτε παρακάτω διάγραμμα) 3. Κάνατε όλες τις κατάλληλες συγκολλημένες συνδέσεις και δεν σας λείπουν καλώδια4. Δεν έχετε διασταυρωμένα καλώδια (Ο ρυθμιστής τάσης πιθανότατα θα είναι εξαιρετικά καυτό αν το κάνετε. Θα πρέπει επίσης να μπορείτε να δείτε πού διασταυρώνεται … συνήθως.) 5. Τα ρελέ σας λειτουργούν (Μπορείτε να ελέγξετε γεφυρώνοντας το θετικό άκρο του πηνίου απευθείας στην πηγή ισχύος 5V. Όταν το κάνετε αυτό, θα πρέπει να ακούσετε ένα μικρό κλικ) 6. Η μπαταρία σας δεν έχει πεθάνει (αγγίξτε γρήγορα μια λυχνία LED και δείτε αν ανάβει) 7. Το LED σας δεν είναι νεκρό (δοκιμάστε ένα άλλο LED) 8. Το LED σας δεν είναι προς τα πίσω και εμποδίζει τη ροή ηλεκτρικής ενέργειας (Δοκιμάστε να το γυρίσετε).9. Οι θεοί των ηλεκτρονικών δεν είναι θυμωμένοι μαζί σας.

Βήμα 14: Σύνδεση του μοτέρ

Αυτό είναι όπου γίνεται λίγο δύσκολο.

Δεδομένου ότι θέλουμε να ρέει ηλεκτρική ενέργεια μέσω του κινητήρα και προς τα εμπρός και προς τα πίσω, θα θέλουμε να συνδέσουμε το ένα σύνολο καλωδίων στον κινητήρα με τη σωστή πολικότητα και το άλλο σύνολο καλωδίων στον κινητήρα με αντίστροφη πολικότητα.

Με άλλα λόγια, το μαύρο από ένα σετ συνδυάζεται με κόκκινο από άλλο σετ και στη συνέχεια συνδέεται με το κόκκινο καλώδιο του κινητήρα. Και το κόκκινο από το ένα σετ συνδυάζεται με το μαύρο από το άλλο σετ και συνδέεται με το μαύρο καλώδιο του κινητήρα.

Or για να δείτε τι συμβαίνει, απλά κοιτάξτε προσεκτικά την εικόνα. Θα πρέπει να έχει νόημα.

Βήμα 15: Βελτιώστε το Artbot σας

Εκτός από τη χρήση του για μια ολόκληρη δέσμη πρακτικών εφαρμογών, τώρα μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε τη γέφυρά σας H για να κάνετε το φανταχτερό-αποφυκτικό σχέδιο-bot να κινηθεί προς δύο κατευθύνσεις.

Προσέξτε την πλάτη σας Τζάκσον Πόλακ! Θα ζωγραφίσουμε στον τάφο σας!

Το βρήκατε χρήσιμο, διασκεδαστικό ή διασκεδαστικό; Ακολουθήστε @madeineuphoria για να δείτε τα τελευταία έργα μου.