برامج تشغيل Tiny H-Bridge - الأساسيات: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:35

أهلا ومرحبا بكم مرة أخرى في Instructable! في السابق ، أوضحت لك كيف أنشأت ملفات في KiCad باستخدام برنامج نصي بيثون. ثم قمت بإنشاء واختبار بعض الأشكال المختلفة للملفات لمعرفة أيها يعمل بشكل أفضل. هدفي هو استبدال المغناطيسات الكهربائية الضخمة في شاشة العرض الميكانيكية ذات الأجزاء السبعة بملفات PCB.

في هذا Instructable ، سأغطي أساسيات جسر H وأظهر لك كيف سأستخدمه للتحكم في المقاطع. أخيرًا ، سأقدم لك بعض الجسور H في عبوات صغيرة متوفرة في السوق.

هيا بنا نبدأ

الخطوة 1: الخطة

في التصميم الأصلي ، قمت بإجراء ترتيبات بحيث عندما يتم تنشيط الملف ، فإنه يعارض المغناطيس أو يدفعه جنبًا إلى جنب مع المقطع. ولكن عندما يتم إلغاء تنشيط الملف ، ينجذب المغناطيس إلى قلب المغناطيس الكهربائي وبالتالي يعود الجزء إلى موضعه الأصلي. من الواضح أن هذا لن يعمل لأنه لا يوجد نواة في ملف ثنائي الفينيل متعدد الكلور. في الواقع كان لدي ملف واحد به ثقب في المنتصف من أجل القلب ولكنه لم ينجح.

بدون اللب ، سيبقى الجزء في موضعه الجديد على الرغم من إلغاء تنشيط الملف. لإعادة المقطع إلى موضعه الأصلي ، يجب عكس التيار عبر الملف والذي بدوره سيؤدي إلى قلب القطبين وجذب المغناطيس هذه المرة.

الخطوة 2: أساسيات H-Bridge

يتم تحقيق انعكاس التيار المطلوب باستخدام دائرة تتكون من 4 مفاتيح مرتبة على شكل الحرف الكبير H ومن ثم اسم H-Bridge. يستخدم هذا بشكل شائع لعكس اتجاه دوران محرك التيار المستمر.

يظهر ترتيب نموذجي لجسر H في الصورة الأولى. يتم وضع الحمل / المحرك (أو ملف PCB في حالتنا) بين الساقين كما هو موضح.

إذا تم إغلاق المفتاحين S1 و S4 ، يتدفق التيار كما هو موضح في الصورة الثالثة ، وعندما يتم إغلاق المفتاحين S2 و S3 ، يتدفق التيار في الاتجاه المعاكس كما هو موضح في الصورة الرابعة.

يجب توخي الحذر لعدم إغلاق المفاتيح S1 و S3 أو S2 و S4 كما هو موضح. سيؤدي القيام بذلك إلى قصر مصدر الطاقة وقد يؤدي إلى إتلاف المفاتيح.

لقد قمت ببناء هذه الدائرة الدقيقة على لوح التجارب باستخدام 4 أزرار ضغط كمفاتيح ومحرك كحمل. يؤكد انعكاس اتجاه الدوران أن اتجاه التيار قد انعكس أيضًا. رائعة!

لكنني لا أريد الجلوس هناك والضغط يدويًا على الأزرار. أريد متحكمًا دقيقًا للقيام بالمهمة نيابة عني. لبناء هذه الدائرة عمليًا ، يمكننا استخدام MOSFETs كمفاتيح.

الخطوة 3: جسور H صغيرة

سيتطلب كل جزء 4 وحدات ترانزيستور. كما يمكنك أن تتخيل على الأرجح ، ستصبح دائرة التحكم ضخمة جدًا لسبعة أجزاء جنبًا إلى جنب مع بعض المكونات التكميلية الأخرى لدفع بوابة كل MOSFET والتي تهزم في النهاية هدفي المتمثل في جعل الشاشة أصغر.

يمكنني استخدام مكونات SMD لكنها ستظل كبيرة ومعقدة. كان من الأسهل بكثير أن يكون هناك IC مخصص. قل مرحباً لـ PAM8016 ، IC مع جميع المكونات المذكورة سابقًا في حزمة صغيرة بحجم 1.5 × 1.5 مم!

من خلال إلقاء نظرة على مخطط الكتلة الوظيفي الخاص به في ورقة البيانات ، يمكننا رؤية جسر H ، وبرامج تشغيل البوابة جنبًا إلى جنب مع حماية ماس كهربائى والإغلاق الحراري. يمكن التحكم في اتجاه التيار عبر الملف من خلال توفير مدخلين فقط للرقاقة. حلو!

لكن هناك مشكلة واحدة. سيكون لحام شريحة بهذا الحجم الصغير كابوسًا للشخص الذي تجربته الوحيدة مع اللحام بإعادة التدفق هي عدد قليل من المصابيح والمقاومات. هذا أيضا باستخدام مكواة! لكنني قررت أن أجربها على أي حال.

كبديل ، وجدت DRV8837 ، الذي يفعل نفس الشيء ولكنه أكبر قليلاً. بينما واصلت البحث عن بدائل أكثر سهولة في اللحام على LCSC ، صادفت FM116B وهو نفس الشيء مرة أخرى ولكن مع خرج طاقة أقل وفي حزمة SOT23 التي يمكن حتى أن تكون ملحومة يدويًا. لسوء الحظ ، اكتشفت لاحقًا أنني لم أتمكن من طلبه بسبب مشاكل الشحن.

الخطوة 4: عمل الواح الاختراق

قبل تنفيذ الدوائر المتكاملة في ثنائي الفينيل متعدد الكلور النهائي ، أردت أولاً اختبار ما إذا كنت قادرًا على التحكم في المقاطع كما هو مطلوب. كما ترون ، فإن الدوائر المتكاملة ليست صديقة للوح ، كما أن مهاراتي في اللحام ليست جيدة في لحام الأسلاك النحاسية مباشرة. لهذا السبب قررت إنشاء لوحة اختراق لأنها غير متوفرة بسهولة في السوق. لوحة الفصل "تكسر" دبابيس IC على لوحة دائرة مطبوعة بها مسامير خاصة بها متباعدة بشكل مثالي للوح التجارب غير الملحوم ، مما يتيح لك سهولة الوصول لاستخدام IC.

تساعد نظرة على ورقة البيانات في تحديد المسامير التي يجب كسرها. على سبيل المثال ، في حالة DRV8837:

• يحتوي IC على دبابيسين لمصدر الطاقة ، أحدهما للحمل / المحرك (VM) والآخر للمنطق (VCC). نظرًا لأنني سأستخدم 5V لكليهما ، فسوف أقوم بتوصيل الدبابيس معًا.
• التالي هو nSleep pin. إنه دبوس منخفض نشط ، أي أن توصيله بـ GND سيضع IC في وضع السكون. أريد أن يكون IC نشطًا طوال الوقت ولذا سأقوم بتوصيله بشكل دائم بـ 5V.
• المدخلات لها مقاومات داخلية منسدلة. لذلك ليست هناك حاجة لتوفير أولئك الموجودين على السبورة.
• تشير ورقة البيانات أيضًا إلى وضع مكثف تجاوز 0.1 فائق التوهج على المسامير VM و VCC.

مع مراعاة النقاط المذكورة أعلاه ، قمت بتصميم لوحة اندلاع لـ ICs في KiCad وأرسلت ملفات Gerber إلى JLCPCB لتصنيع PCB و Stencil. انقر هنا لتنزيل ملفات جربر.

الخطوة 5: التحكم في جزء

بمجرد استلام ثنائي الفينيل متعدد الكلور والاستنسل من JLCPCB ، قمت بتجميع اللوحة. كانت هذه هي المرة الأولى التي أستخدم فيها الاستنسل ولحام الدوائر المتكاملة الصغيرة. تشابك الاصابع! لقد استخدمت مكواة من القماش كصفيحة تسخين لإعادة تدفق معجون اللحام.

ولكن بغض النظر عن مقدار ما حاولت ، كان هناك دائمًا جسر لحام واحد تحت PAM8016. لحسن الحظ ، كان DRV8837 ناجحًا من المحاولة الأولى!

التالي هو اختبار ما إذا كنت قادرًا على التحكم في المقطع. وفقًا لورقة بيانات DRV8837 ، أحتاج إلى توفير HIGH أو LOW للدبابيس IN1 و IN2. عندما يكون IN1 = 1 & IN2 = 0 ، يتدفق التيار في اتجاه واحد وعندما يكون IN1 = 0 & IN2 = 1 ، يتدفق التيار في الاتجاه المعاكس. إنها تعمل!

يتطلب الإعداد أعلاه مدخلين من متحكم و 14 مدخلًا لعرض كامل. نظرًا لأن المدخلين يكملان دائمًا بعضهما البعض ، أي إذا كان IN1 مرتفعًا ، فإن IN2 يكون منخفضًا والعكس صحيح ، بدلاً من إعطاء مدخلين منفصلين ، يمكننا إرسال إشارة مباشرة (1 أو 0) إلى أحد المدخلات بينما يتم إعطاء الإدخال الآخر بعد المرور عبر بوابة NOT التي تقلبها. بهذه الطريقة ، يمكننا التحكم في المقطع / الملف باستخدام إدخال واحد فقط مثل العرض العادي المكون من 7 أجزاء. وعملت كما هو متوقع!

الخطوة 6: ماذا بعد؟

هذا كل شيء الآن! ستكون الخطوة التالية والأخيرة هي الجمع بين الملفات السبعة ومحركات H-Bridge (DRV8837) معًا على ثنائي الفينيل متعدد الكلور واحد. لذا ترقبوا ذلك! اسمحوا لي أن أعرف أفكاركم واقتراحاتكم في التعليقات أدناه.

شكرا لك على التمسك بالنهاية. أتمنى أن تعجبكم جميعًا هذا المشروع وتعلمت شيئًا جديدًا اليوم. اشترك في قناتي على يوتيوب لمزيد من هذه المشاريع.