Pemandu Jambatan H Kecil - Asas: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:06

Helo dan selamat datang kembali ke Instructable yang lain! Yang sebelumnya, saya menunjukkan kepada anda bagaimana saya membuat gegelung di KiCad menggunakan skrip python. Kemudian saya membuat dan menguji beberapa variasi gegelung untuk melihat yang mana yang paling baik. Tujuan saya adalah untuk menggantikan elektromagnet besar dalam Paparan 7 segmen Mekanikal dengan gegelung PCB.

Dalam Instructable ini, saya akan membahas asas-asas Jambatan H dan menunjukkan kepada anda bagaimana saya akan menggunakannya untuk mengawal segmen. Akhirnya, saya akan memperkenalkan anda kepada beberapa jambatan H dalam pakej kecil yang terdapat di pasaran.

Mari kita mulakan

Langkah 1: Rancangan

Dalam binaan asalnya, saya telah membuat susunan sedemikian rupa sehingga ketika gegelung diaktifkan, ia menentang atau mendorong magnet bersama dengan segmennya. Tetapi apabila gegelung dinyahaktifkan, magnet akan tertarik ke teras elektromagnet dan dengan itu segmen kembali ke kedudukan asalnya. Jelas, ini tidak akan berfungsi kerana tidak ada inti dalam gegelung PCB. Saya sebenarnya mempunyai satu gegelung dengan lubang di tengahnya untuk inti tetapi ia tidak berjaya.

Tanpa inti, segmen ini akan tetap berada di kedudukan barunya walaupun gegelung dinyahaktifkan. Untuk mengembalikan segmen ke kedudukan asalnya, arus melalui gegelung mesti dibalikkan yang seterusnya akan membalikkan tiang dan kali ini menarik magnet.

Langkah 2: Asas H-Bridge

Pembalikan arus yang diperlukan dicapai dengan menggunakan litar yang terdiri daripada 4 suis yang disusun dalam bentuk huruf besar H dan dengan itu nama H-Bridge. Ini paling sering digunakan untuk membalikkan arah putaran motor DC.

Susunan jambatan H khas ditunjukkan pada gambar pertama. Beban / motor (atau gegelung PCB dalam kes kami) diletakkan di antara kedua kaki seperti yang ditunjukkan.

Sekiranya suis S1 dan S4 ditutup, arus mengalir seperti yang dilihat pada gambar ke-3, dan apabila suis S2 dan S3 ditutup, arus mengalir ke arah yang bertentangan seperti yang terlihat pada gambar ke-4.

Berhati-hati bahawa suis S1 dan S3 atau S2 dan S4 tidak pernah ditutup seperti yang ditunjukkan. Melakukannya akan mengurangkan bekalan kuasa dan boleh merosakkan suis.

Saya membina litar tepat ini di papan roti menggunakan 4 butang tekan sebagai suis dan motor sebagai beban. Pembalikan arah putaran mengesahkan bahawa arah arus juga terbalik. Hebat!

Tetapi saya tidak mahu duduk di sana dan menekan butang secara manual. Saya mahu mikrokontroler melakukan tugas untuk saya. Untuk membina litar ini secara praktikal, kita boleh menggunakan MOSFET sebagai suis.

Langkah 3: Jambatan H Kecil

Setiap segmen akan memerlukan 4 MOSFET. Seperti yang anda bayangkan, litar kawalan akan menjadi sangat besar untuk 7 segmen bersama dengan beberapa komponen percuma lain untuk mendorong pintu masuk setiap MOSFET yang akhirnya mengalahkan tujuan saya menjadikan paparan lebih kecil.

Saya boleh menggunakan komponen SMD tetapi masih besar dan rumit. Akan lebih mudah jika ada IC khusus. Sapa PAM8016, IC dengan semua komponen yang disebutkan sebelumnya dalam pakej kecil berukuran 1.5 x 1.5mm!

Dengan melihat gambarajah blok fungsinya dalam lembar data, kita dapat melihat jambatan H, pemacu gerbang bersama dengan perlindungan litar pintas dan pemadaman terma. Arah arus melalui gegelung dapat dikendalikan dengan memberikan hanya dua input ke cip. Manis!

Tetapi ada satu masalah. Memateri cip yang kecil ini akan menjadi mimpi ngeri bagi seseorang yang satu-satunya pengalaman dengan pematerian reflow adalah beberapa LED dan perintang. Itu juga menggunakan besi! Tetapi saya memutuskan untuk mencuba.

Sebagai alternatif, saya menjumpai DRV8837, yang melakukan perkara yang sama tetapi sedikit lebih besar. Walaupun saya terus mencari alternatif yang lebih mudah disolder di LCSC, saya menemui FM116B yang sama lagi tetapi dengan output kuasa yang lebih sedikit dan dalam pakej SOT23 yang boleh disolder dengan tangan. Malangnya, kemudian saya mendapati bahawa saya tidak dapat memesannya kerana masalah penghantaran.

Langkah 4: Membuat Papan Breakout

Sebelum melaksanakan IC di PCB akhir, saya pertama kali ingin menguji sama ada saya dapat mengawal segmen seperti yang dikehendaki. Seperti yang anda lihat, IC tidak mesra papan roti dan juga kemahiran pematerian saya tidak begitu baik untuk memateri wayar tembaga terus ke dalamnya. Itulah sebabnya saya memutuskan untuk membuat papan pemecah kerana mereka tidak tersedia di pasaran. Papan pemecah “pecah” pin IC ke papan litar bercetak yang mempunyai pin sendiri yang jaraknya sempurna untuk papan roti tanpa pateri, memberikan anda akses mudah untuk menggunakan IC.

Melihat lembar data membantu menentukan pin mana yang harus dipecahkan. Sebagai contoh, dalam kes DRV8837:

• IC mempunyai dua pin untuk bekalan kuasa, satu untuk beban / motor (VM) dan satu lagi untuk logik (VCC). Oleh kerana saya akan menggunakan 5V untuk kedua-duanya, saya akan menghubungkan kedua-dua pin itu bersama-sama.
• Seterusnya ialah pin nSleep. Ini adalah pin rendah yang aktif, iaitu menghubungkannya ke GND akan meletakkan IC dalam mod tidur. Saya mahu IC sentiasa aktif dan jadi saya akan menghubungkannya secara kekal ke 5V.
• Input mempunyai perintang pull-down dalaman. Oleh itu, tidak ada keperluan untuk menyediakan mereka di papan tulis.
• Lembar data juga mengatakan untuk meletakkan kapasitor pintas 0.1uF pada pin VM dan VCC.

Mengingat perkara di atas, saya merancang papan pemecah untuk IC di KiCad dan menghantar fail Gerber ke JLCPCB untuk fabrikasi PCB dan Stensil. Klik di sini untuk memuat turun fail Gerber.

Langkah 5: Mengawal Segmen

Sebaik sahaja saya menerima PCB dan stensil saya dari JLCPCB, saya memasang papan. Ini adalah kali pertama saya menggunakan stensil dan pematerian IC kecil. Jari melintasi! Saya menggunakan seterika kain sebagai pelat panas untuk menukar semula pateri solder.

Tetapi tidak kira betapa saya mencuba selalu ada satu jambatan solder di bawah PAM8016. Nasib baik, DRV8837 berjaya dalam percubaan pertama!

Seterusnya adalah untuk menguji sama ada saya dapat mengawal segmen. Menurut lembar data DRV8837, saya perlu memberikan pin TINGGI atau RENDAH pada pin IN1 dan IN2. Apabila IN1 = 1 & IN2 = 0, arus mengalir dalam satu arah dan ketika IN1 = 0 & IN2 = 1, arus mengalir ke arah yang bertentangan. Ianya berfungsi!

Persediaan di atas memerlukan dua input dari mikrokontroler dan 14 input untuk paparan lengkap. Oleh kerana kedua-dua input itu saling melengkapi satu sama lain iaitu jika IN1 TINGGI maka IN2 RENDAH dan sebaliknya, bukannya memberikan dua input yang terpisah, kita dapat langsung mengirim isyarat (1 atau 0) ke satu input sementara input yang lain diberikan setelah melalui pintu NOT yang membalikkannya. Dengan cara ini, kita dapat mengawal segmen / gegelung menggunakan hanya satu input yang sama seperti paparan segmen 7 biasa. Dan ia berfungsi seperti yang diharapkan!

Langkah 6: Apa Seterusnya?

Jadi itu sahaja buat masa ini! Langkah seterusnya dan terakhir adalah menggabungkan 7 gegelung dan pemacu H-Bridge (DRV8837) bersama-sama pada satu PCB. Oleh itu, nantikan perkara itu! Beritahu saya pendapat dan cadangan anda dalam komen di bawah.

Terima kasih kerana berpegang pada akhir. Saya harap anda semua menyukai projek ini dan belajar sesuatu yang baru hari ini. Langgan saluran YouTube saya untuk lebih banyak projek seperti itu.