Puente en H en una placa de pruebas: 8 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:45

El H-Bridge es un circuito que puede impulsar un motor hacia adelante y hacia atrás. Puede ser un circuito muy simple que requiere solo un puñado de componentes para construir. Este Instructable demuestra cómo hacer una placa de prueba de un H-Bridge básico. Al finalizar, debe estar familiarizado con el funcionamiento básico de un puente en H y estar listo para pasar a versiones más complicadas que puedan admitir motores más grandes y potentes.

Paso 1: reunir las piezas

Solo se necesitan un puñado de piezas. 1) Una placa de pruebas2) Un pequeño motor de CC capaz de funcionar a ~ 7 voltios3) Una batería de 9 voltios y un complemento de batería4) Cuatro transistores NPN de señal pequeña. Estamos usando el 2N2222A aquí. 2N3904 es otro número de pieza común y miles de otros lo harán.5) Cuatro resistencias de 22k ohmios 6) Dos interruptores de botón 7) Puentes o cable de repuesto para conectar todo

Paso 2: teoría del puente H

El H-Bridge es un circuito que puede impulsar un motor de CC hacia adelante y hacia atrás. La dirección del motor se cambia cambiando la polaridad del voltaje para hacer girar el motor de una forma u otra. Esto se demuestra fácilmente aplicando una batería de 9 voltios a los cables de un motor pequeño y luego cambiando los terminales para cambiar de dirección. El H-Bridge recibe su nombre basado en el circuito básico que demuestra su funcionamiento. El circuito consta de cuatro interruptores que completan el circuito cuando se aplican en pares. Cuando los interruptores S1 y S4 están cerrados, el motor recibe energía y gira. Cuando S2 y S3 están cerrados, el motor obtiene energía y gira en la otra dirección. Tenga en cuenta que S1 y S2 o S3 y S4 nunca deben cerrarse juntos para evitar un cortocircuito. Obviamente, los interruptores físicos no son prácticos ya que nadie se sentará allí moviendo los interruptores en pares para que su robot se mueva hacia adelante o hacia atrás. Ahí es donde entran los transistores. Un transistor actúa como un interruptor de estado sólido que se cierra cuando se aplica una pequeña corriente a su base. Debido a que solo se requiere una pequeña corriente para activar un transistor, podemos completar la mitad del circuito con una sola señal. Esa es suficiente teoría para comenzar, así que comencemos a construir.

Paso 3: Encendido del puente H

Comenzaremos colocando las líneas eléctricas. Conecte su broche de batería a una esquina del bus de energía. La convención es conectar el voltaje positivo a la fila superior y el negativo a la fila inferior para indicar las señales ALTA y BAJA, respectivamente. Luego conectamos los conjuntos superior e inferior de buses de potencia.

Paso 4: el transistor como interruptor

El siguiente paso es configurar los transistores. Recuerde en la sección de teoría que necesitamos cuatro interruptores para construir un puente en H, por lo que usaremos los cuatro transistores aquí. También estamos limitados al diseño de una placa de pruebas para que el circuito real no se parezca a la letra H. Echemos un vistazo rápido a un transistor para comprender el flujo de corriente. Hay tres patas en cada transistor conocidas como colector, base y emisor. No todos los transistores comparten el mismo orden, así que asegúrese de consultar una hoja de datos si no está usando uno de los números de pieza mencionados en el paso uno. Cuando se aplica una pequeña corriente a la base, se permite que otra corriente más grande fluya del colector al emisor. Eso es importante, así que lo diré de nuevo. Un transistor permite que una pequeña corriente controle una corriente más grande. En este caso, el emisor siempre debe estar conectado a tierra. Tenga en cuenta que el flujo de corriente está representado por una pequeña flecha en la figura siguiente.

Paso 5: cambio de polaridades

Ahora vamos a alinear los transistores en la mitad inferior de la placa de pruebas, cambiando la orientación para cada otro transistor. Cada par de transistores adyacentes servirá como la mitad del H-Bridge. Es necesario dejar un espacio adecuado en el medio para poder colocar algunos puentes y eventualmente los cables del motor. A continuación, conectaremos el colector y el emisor de los transistores a los buses de potencia positivo y negativo respectivamente. Por último, agregaremos los puentes que se conectarán a los cables del motor. Los transistores ahora están listos para pasar una corriente cuando se activa la base.

Paso 6: aplicar una señal

Necesitamos aplicar una pequeña corriente a cada uno de los transistores en pares. Primero necesitamos conectar una resistencia a la base de cada transistor, luego conectaremos cada conjunto de resistencias a un punto común en preparación para conectar un interruptor, luego agregaremos los dos interruptores que también se conectan al bus positivo. Estos interruptores activarán la mitad del puente en H a la vez. Y finalmente conectamos el motor. Eso es todo. Conecte su batería y pruebe su circuito. El motor debe girar en una dirección cuando se presiona un botón y en la dirección opuesta cuando se presiona el otro botón. Los dos botones no deben activarse al mismo tiempo.

Paso 7: obtener una imagen clara

Aquí hay un diagrama del circuito completo en caso de que desee guardarlo como referencia. Los gráficos originales son cortesía de Oomlout.

Paso 8: más poder para ti

Bien, entonces tienes un nuevo puente en H brillante en una placa de pruebas. ¿Ahora que? Lo importante es que comprenda cómo funciona un H-Bridge básico y que los elementos esenciales son los mismos sin importar cuánta potencia esté presionando. Aquí hay algunos consejos para dar un paso más y admitir motores más grandes y más potencia. - Puede utilizar la modulación de ancho de pulso (PWM) en lugar de los dos interruptores para controlar la velocidad del motor. Esto es fácil cuando tiene un microcontrolador a su disposición y también se puede lograr con un IC temporizador 555 o 556 y algunos pasivos sin demasiados problemas. - La clave para admitir motores de mayor potencia son los transistores de mayor potencia. Los transistores de potencia media y los MOSFET de potencia en las cajas TO-220 pueden manejar una potencia significativamente mayor que los transistores TO-92 de baja potencia que estamos usando aquí. Los disipadores de calor adecuados también aumentarán la capacidad. - La mayoría de los puentes H se construyen utilizando transistores NPN y PNP para evitar cortocircuitos y optimizar el flujo de corriente. Aquí usamos solo NPN para simplificar el circuito. - Los diodos de retorno se usan generalmente en puentes H de mayor potencia para proteger el resto del circuito de voltajes peligrosos que son producidos por las bobinas del motor cuando se desconecta la energía. Estos diodos se aplican a través del transistor en la dirección del flujo de corriente y resisten estos voltajes de retorno EMF dañinos. - El TIP 102 y el TIP 107 son un par de transistores de potencia complementarios que tienen diodos de retorno integrados. El TIP 122/127 y 142/147 son pares similares de transistores de potencia, lo que debería ser suficiente para ponerlo en la dirección correcta si quiere seguir adelante.