Drobni gonilniki H-Bridge - Osnove: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Pozdravljeni in dobrodošli nazaj v drug Instructable! V prejšnjem sem vam pokazal, kako sem ustvaril tuljave v KiCadu s pomočjo skripta python. Nato sem ustvaril in preizkusil nekaj različic tuljav, da vidim, katera najbolje deluje. Moj cilj je zamenjati ogromne elektromagnete v mehanskem 7-segmentnem zaslonu s tuljavami iz tiskanega vezja.

V tem navodilu bom obravnaval osnove mostu H in vam pokazal, kako ga bom uporabljal za nadzor segmentov. Na koncu vam bom predstavil nekaj H-mostov v majhnih paketih, ki so na voljo na trgu.

Začnimo

1. korak: Načrt

V prvotni zgradbi sem se tako dogovoril, da ko se tuljava napolni z energijo, nasprotuje ali potiska magnet skupaj s segmentom. Toda ko je tuljava izklopljena, magnet pritegne jedro elektromagneta in tako se segment vrne v prvotni položaj. Jasno je, da to ne bo delovalo, saj v tuljavi PCB ni jedra. Pravzaprav sem imel eno tuljavo z luknjo na sredini za jedro, vendar ni delovala.

Brez jedra bo segment ostal na svojem novem položaju, čeprav je tuljava izklopljena. Za vrnitev segmenta v prvotni položaj je treba tok skozi tuljavo obrniti, kar bi obrnilo pola in tokrat pritegnilo magnet.

2. korak: Osnove H-mostu

Obrat zahtevanega toka je dosežen z uporabo vezja, ki je sestavljeno iz 4 stikal, razporejenih v obliki velike črke H in zato ime H-most. To se najpogosteje uporablja za obračanje smeri vrtenja enosmernega motorja.

Tipična razporeditev H-mostu je prikazana na prvi sliki. Tovor/motor (ali tuljava PCB v našem primeru) je nameščen med obema nogama, kot je prikazano.

Če sta stikali S1 in S4 zaprti, tok teče, kot je prikazano na tretji sliki, in ko sta stikali S2 in S3 zaprti, tok teče v nasprotni smeri, kot je prikazano na 4. sliki.

Paziti je treba, da stikala S1 in S3 ali S2 in S4 nikoli niso zaprta, kot je prikazano. S tem boste prekinili napajanje in poškodovali stikala.

Točno vezje sem zgradil na plošči s štirimi gumbi kot stikali in motorjem kot obremenitvijo. Obrat smeri vrtenja potrjuje, da se je obrnila tudi smer toka. Super!

Nočem pa sedeti tam in ročno pritiskati na gumbe. Želim, da namesto mene opravi mikrokrmilnik. Za praktično izdelavo tega vezja lahko kot stikala uporabimo MOSFET -e.

3. korak: Drobni H-mostovi

Za vsak segment bodo potrebni 4 MOSFET -i. Kot si verjetno predstavljate, bo krmilno vezje za 7 segmentov postalo precej veliko skupaj z nekaterimi drugimi brezplačnimi komponentami, ki bodo poganjale vrata vsakega MOSFET -a, kar sčasoma premaga moj cilj zmanjšanja zaslona.

Lahko bi uporabil komponente SMD, vendar bi bil še vedno velik in zapleten. Bilo bi veliko lažje, če bi obstajal namenski IC. Pozdravite PAM8016, IC z vsemi prej omenjenimi komponentami v majhnem paketu 1,5 x 1,5 mm!

Če pogledamo njegov funkcionalni blok diagram v podatkovnem listu, lahko vidimo H-most, gonilnike vrat skupaj z zaščito pred kratkim stikom in toplotnim izklopom. Smer toka skozi tuljavo je mogoče nadzorovati tako, da v čip vnesete samo dva vhoda. Sladko!

Obstaja pa en problem. Spajkanje tega majhnega čipa bo nočna mora za osebo, katere edina izkušnja s ponovnim spajkanjem je nekaj LED in uporov. Tudi to z uporabo likalnika! A vseeno sem se odločil, da bom poskusil.

Kot alternativo sem našel DRV8837, ki počne isto stvar, vendar je nekoliko večji. Medtem ko sem na LCSC še naprej iskal lažje možnosti spajkanja, sem naletel na FM116B, ki je spet ista stvar, vendar z manjšo izhodno močjo in v paketu SOT23, ki ga je mogoče celo spajkati ročno. Na žalost sem pozneje ugotovil, da ga zaradi težav z dostavo ne morem naročiti.

4. korak: Izdelava odbojnih plošč

Pred uvedbo IC -jev v končni PCB sem najprej želel preizkusiti, ali lahko po želji nadzorujem segmente. Kot lahko vidite, IC -ji niso prijazni do plošč in tudi moje sposobnosti spajkanja niso tako dobre za spajkanje bakrenih žic neposredno nanjo. Zato sem se odločil, da naredim prelomno desko, ker na trgu ni na voljo. Odklopna plošča "razbije" zatiče IC na tiskano vezje, ki ima lastne zatiče, ki so popolnoma razporejeni za brezlemno ploščo, kar vam omogoča enostaven dostop do uporabe IC.

Pogled na podatkovni list pomaga pri odločitvi, katere zatiče je treba razčleniti. Na primer v primeru DRV8837:

• IC ima dva zatiča za napajanje, enega za obremenitev/motor (VM) in drugega za logiko (VCC). Ker bom za oba uporabljal 5V, bom oba pina povezal skupaj.
• Naslednji je pin nSleep. To je aktivni nizek pin, to pomeni, da ga z GND preklopite v stanje spanja. Želim, da je IC ves čas aktiven, zato ga bom trajno priključil na 5V.
• Vhodi imajo notranje izvlečne upore. Zato jih ni treba navesti na odboru.
• V podatkovnem listu je zapisano tudi, da se na zatiče VM in VCC postavi 0,1 uF obvodni kondenzator.

Ob upoštevanju zgornjih točk sem zasnoval odklopno ploščo za IC -je v KiCadu in poslal datoteke Gerber JLCPCB za izdelavo tiskanih vezij in šablon. Kliknite tukaj za prenos datotek Gerber.

5. korak: Nadzor segmenta

Ko sem od JLCPCB prejel PCB -je in šablono, sem sestavil ploščo. Takrat sem prvič uporabil šablono in spajkal drobne IC -je. Držim pesti! Za vgradnjo spajkalne paste sem uporabil likalnik za tkanino.

Ne glede na to, koliko sem se trudil, je bil vedno en spajkalni most pod PAM8016. Na srečo je bil DRV8837 v prvem poskusu uspešen!

Nato je treba preveriti, ali lahko nadziram segment. V skladu s podatkovnim listom DRV8837 moram zatičem IN1 in IN2 zagotoviti visoko ali nizko. Ko je IN1 = 1 in IN2 = 0, tok teče v eno smer, in ko je IN1 = 0 & IN2 = 1, tok teče v nasprotni smeri. Deluje!

Zgornja nastavitev zahteva dva vhoda iz mikrokrmilnika in 14 vhodov za popoln prikaz. Ker se dva vhoda vedno dopolnjujeta, tj. Če je IN1 VISOK, je IN2 NIZKA in obratno, namesto da bi dali dva ločena vhoda, bi lahko neposredno poslali signal (1 ali 0) na en vhod, medtem ko je drugi vhod po prehodu skozi vrata NOT, ki jih obrnejo. Na ta način lahko nadzorujemo segment/tuljavo z uporabo samo enega vhoda, ki je enak običajnemu 7 -segmentnemu zaslonu. In delovalo je po pričakovanjih!

6. korak: Kaj sledi?

Torej to je to zaenkrat! Naslednji in zadnji korak bi bil združiti 7 tuljav in gonilnike H-Bridge (DRV8837) skupaj na enem tiskanem vezju. Zato bodite pozorni na to! Sporočite mi vaše misli in predloge v spodnjih komentarjih.

Hvala, ker ste vztrajali do konca. Upam, da vam je vsem všeč ta projekt in ste se danes naučili kaj novega. Naročite se na moj YouTube kanal za več takih projektov.