H-Bridge على اللوح: 8 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:42

H-Bridge عبارة عن دائرة يمكنها دفع المحرك للأمام والخلف. يمكن أن تكون دائرة بسيطة للغاية لا تتطلب سوى عدد قليل من المكونات للبناء. يوضح هذا Instructable كيفية عمل لوح H-Bridge أساسي. عند الانتهاء ، يجب أن تكون على دراية بالتشغيل الأساسي للجسر H وأن تكون جاهزًا للانتقال إلى إصدارات أكثر تعقيدًا يمكنها دعم محركات أكبر وأكثر قوة.

الخطوة 1: تجميع الأجزاء

هناك حاجة إلى حفنة من الأجزاء فقط. نحن نستخدم 2N2222A هنا. 2N3904 هو رقم جزء شائع آخر وسوف يفعله الآلاف من الآخرين.

الخطوة 2: نظرية H-Bridge

H-Bridge عبارة عن دائرة يمكنها دفع محرك DC للأمام والخلف. يتم تغيير اتجاه المحرك عن طريق تبديل قطبية الجهد من أجل قلب المحرك بطريقة أو بأخرى. يمكن إثبات ذلك بسهولة من خلال تطبيق بطارية 9 فولت على أطراف محرك صغير ثم تبديل الأطراف لتغيير الاتجاهات. يتم تسمية H-Bridge باسمها بناءً على الدائرة الأساسية التي توضح عملها. تتكون الدائرة من أربعة مفاتيح تكمل الدائرة عند تطبيقها في أزواج. عندما يتم إغلاق المفتاحين S1 و S4 ، يحصل المحرك على الطاقة ويدور. عندما يتم إغلاق S2 و S3 ، يحصل المحرك على الطاقة ويدور في الاتجاه الآخر. لاحظ أنه لا يجب إغلاق S1 و S2 أو S3 و S4 معًا لتجنب حدوث ماس كهربائي. من الواضح أن المفاتيح المادية غير عملية نظرًا لعدم وجود أي شخص يجلس هناك يقلب المفاتيح في أزواج لجعل الروبوت يتحرك للأمام أو للخلف. وهنا يأتي دور الترانزستورات ، حيث يعمل الترانزستور كمفتاح الحالة الصلبة الذي ينغلق عند تطبيق تيار صغير على قاعدته. نظرًا لأن هناك حاجة إلى تيار صغير فقط لتنشيط الترانزستور ، فنحن قادرون على إكمال نصف الدائرة بإشارة واحدة ، وهذه نظرية كافية للبدء ، فلنبدأ في البناء.

الخطوة 3: تشغيل H-Bridge

سنبدأ بوضع خطوط الكهرباء. قم بتوصيل البطارية المفاجئة بزاوية واحدة من ناقل الطاقة. الاصطلاح هو توصيل الجهد الموجب بالصف العلوي والسالب بالصف السفلي للإشارة إلى إشارات HIGH و LOW على التوالي. ثم نقوم بتوصيل المجموعتين العلوية والسفلية من حافلات الطاقة.

الخطوة 4: الترانزستور كمفتاح

الخطوة التالية هي إعداد الترانزستورات. تذكر في قسم النظرية أننا بحاجة إلى أربعة مفاتيح لبناء جسر H ، لذلك سنستخدم جميع الترانزستورات الأربعة هنا. نحن مقيدون أيضًا بتصميم اللوح بحيث لا تشبه الدائرة الفعلية الحرف H ، فلنلقِ نظرة سريعة على الترانزستور لفهم التدفق الحالي. هناك ثلاث أرجل على كل ترانزستور تعرف باسم المجمع والقاعدة والباعث. لا تشترك جميع الترانزستورات في نفس الترتيب ، لذا تأكد من الرجوع إلى ورقة البيانات إذا كنت لا تستخدم أحد أرقام الأجزاء المذكورة في الخطوة الأولى. عندما يتم تطبيق تيار صغير على القاعدة ، يُسمح بتدفق تيار أكبر آخر من المجمع إلى باعث. هذا مهم لذا سأقوله مرة أخرى. يسمح الترانزستور للتيار الصغير بالتحكم في تيار أكبر. في هذه الحالة ، يجب دائمًا توصيل الباعث بالأرض. لاحظ أن التدفق الحالي يمثله سهم صغير في الشكل أدناه.

الخطوة 5: تبديل القطبية

الآن سنصطف الترانزستورات في النصف السفلي من اللوح ، ونقلب الاتجاه لكل ترانزستور آخر. سيكون كل زوج من الترانزستورات المجاورة بمثابة نصف جسر H. يجب ترك مساحة كافية في المنتصف لتناسب بعض وصلات العبور وفي النهاية أسلاك المحرك ، وبعد ذلك سنقوم بتوصيل جامع الترانزستورات والباعث بحافلات الطاقة الموجبة والسالبة على التوالي. أخيرًا ، سنضيف وصلات العبور التي ستتصل بأسلاك المحرك. أصبحت الترانزستورات الآن جاهزة لتمرير تيار عند تنشيط القاعدة.

الخطوة 6: تطبيق الإشارة

نحتاج إلى تطبيق تيار صغير على كل من الترانزستورات في أزواج. نحتاج أولاً إلى توصيل المقاوم بقاعدة كل ترانزستور ، وبعد ذلك سنقوم بتوصيل كل مجموعة من المقاومات بنقطة مشتركة استعدادًا لتوصيل مفتاح ، ثم نضيف المفتاحين اللذين يتصلان أيضًا بالناقل الموجب. ستعمل هذه المفاتيح على تنشيط نصف جسر H في المرة الواحدة ، وأخيرًا نقوم بتوصيل المحرك. هذا كل شيء. قم بتوصيل بطاريتك واختبر دائرتك. يجب أن يدور المحرك في اتجاه واحد عند الضغط على أحد الأزرار والاتجاه المعاكس عند الضغط على الزر الآخر. يجب عدم تنشيط الزرين في نفس الوقت.

الخطوة السابعة: الحصول على صورة واضحة

إليك رسم تخطيطي للدائرة الكاملة في حال كنت تريد حفظها للرجوع إليها. الرسومات الأصلية مقدمة من Oomlout.

الخطوة 8: المزيد من القوة لـ Ya

حسنًا ، لديك جسر H جديد لامع على لوح التجارب. ماذا الآن؟ الشيء المهم هو أن تفهم كيف يعمل جسر H الأساسي وأن الأساسيات هي نفسها بغض النظر عن مقدار القوة التي تدفعها. فيما يلي بعض النصائح لأخذ خطوة إلى الأمام من أجل دعم المحركات الأكبر والمزيد من الطاقة. - يمكنك استخدام تعديل عرض النبض (Pulse Width Modulation (PWM)) بدلاً من المفتاحين للتحكم في سرعة المحرك. يكون هذا أمرًا سهلاً عندما يكون لديك متحكم دقيق تحت تصرفك ويمكن أيضًا تحقيقه باستخدام مؤقت 555 أو 556 IC وبعض العناصر الخاملة دون الكثير من المتاعب. - مفتاح دعم المحركات ذات القدرة الأعلى هو الترانزستورات ذات القدرة الأعلى. يمكن للترانزستورات ذات الطاقة المتوسطة ووحدات الترانزستورات ذات الطاقة المتوسطة في حالات TO-220 التعامل مع طاقة أكبر بكثير من ترانزستورات TO-92 منخفضة الطاقة التي نستخدمها هنا. المبددات الحرارية المناسبة ستزيد أيضًا من السعة. - تم بناء معظم H-Bridges باستخدام كل من ترانزستورات NPN و PNP من أجل منع الدوائر القصيرة وتحسين التدفق الحالي. استخدمنا NPN فقط هنا لتبسيط الدائرة. - تستخدم ثنائيات Flyback عادة في H-Bridges ذات الطاقة العالية لحماية بقية الدائرة من الفولتية الخطيرة التي تنتجها ملفات المحرك عند انقطاع التيار الكهربائي. يتم تطبيق هذه الثنائيات عبر الترانزستور في اتجاه التدفق الحالي وتقاوم الفولتية الخلفية الكهرومغناطيسية الضارة. - TIP 102 و TIP 107 هما زوجان من ترانزستورات الطاقة التكميلية التي بنيت في ثنائيات flyback. يعتبر كل من TIP 122/127 و 142/147 أزواجًا متشابهة من ترانزستورات الطاقة ، ويجب أن يكون ذلك كافيًا لوضعك في الاتجاه الصحيح إذا كنت تريد الاستمرار في المضي قدمًا.