Apró H-híd meghajtók - Alapok: 6 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Üdvözöljük és üdvözöljük egy másik Instructable -ben! Az előzőben megmutattam, hogyan hoztam létre tekercseket a KiCad -ban egy python -szkript segítségével. Ezután létrehoztam és teszteltem néhány tekercsváltozatot, hogy lássam, melyik működik a legjobban. Célom, hogy a mechanikus 7 szegmenses kijelző hatalmas elektromágneseit lecseréld a NYÁK tekercsekre.

Ebben az utasításban bemutatom a H-híd alapjait, és megmutatom, hogyan fogom használni a szegmensek vezérlésére. Végezetül bemutatok néhány, a piacon kapható H-hidat apró csomagokban.

Lássunk neki

1. lépés: A terv

Az eredeti konstrukcióban úgy rendeztem el, hogy amikor a tekercs feszültség alá kerül, akkor ellenáll vagy nyomja a mágnest a szegmenssel együtt. De amikor a tekercs feszültségmentes, a mágnes vonzódik az elektromágnes magjához, és így a szegmens visszatér eredeti helyzetébe. Nyilvánvaló, hogy ez nem fog működni, mivel nincs mag a NYÁK tekercsben. Valójában volt egy tekercsem, amelynek közepén lyuk volt a maghoz, de nem működött.

A mag nélkül a szegmens az új helyzetben marad, annak ellenére, hogy a tekercs feszültségmentes. Ahhoz, hogy a szegmens visszaálljon eredeti helyzetébe, meg kell fordítani a tekercsen átfolyó áramot, ami viszont megfordítja a pólusokat, és ezúttal vonzza a mágnest.

2. lépés: A H-Bridge alapjai

A szükséges áram megfordítását egy olyan áramkör segítségével érik el, amely 4 kapcsolóból áll, amelyek nagybetűs H alakban vannak elrendezve, és innen ered a H-híd elnevezés. Ezt leggyakrabban az egyenáramú motor forgásirányának megfordítására használják.

Az 1. képen egy tipikus H-híd elrendezés látható. A terhelést/motort (vagy esetünkben NYÁK tekercset) a két láb közé helyezzük az ábrán látható módon.

Ha az S1 és S4 kapcsolók zárva vannak, az áram a 3. képen látható módon áramlik, és amikor az S2 és S3 kapcsolók zárva vannak, az áram a 4. képen látható ellenkező irányba áramlik.

Ügyelni kell arra, hogy az S1 és S3, vagy az S2 és S4 kapcsolók soha ne záródjanak az ábrán látható módon. Ez rövidre zárja a tápegységet, és károsíthatja a kapcsolókat.

Ezt a pontos áramkört egy kenyérsütő táblára építettem, 4 nyomógombot kapcsolóként és egy motort terhelésként. A forgásirány megfordítása megerősíti, hogy az áram iránya is megfordult. Nagy!

De nem akarok ott ülni és manuálisan nyomni a gombokat. Azt akarom, hogy egy mikrokontroller végezze el helyettem a munkát. Ennek az áramkörnek a gyakorlati kialakításához kapcsolóként használhatjuk a MOSFET -eket.

3. lépés: Apró H-hidak

Minden szegmenshez 4 MOSFET szükséges. Amint azt valószínűleg el tudja képzelni, a vezérlő áramkör meglehetősen hatalmas lesz 7 szegmens számára, valamint néhány egyéb kiegészítő elemmel együtt, hogy minden MOSFET kapuját meghajtja, ami végül legyőzi azt a célomat, hogy kicsinyítsem a kijelzőt.

Használhatnám az SMD alkatrészeket, de még mindig nagy és bonyolult lenne. Sokkal könnyebb lett volna, ha van egy dedikált IC. Üdvözölje a PAM8016 -ot, egy IC -t, amely tartalmazza az összes korábban említett összetevőt egy 1,5 x 1,5 mm -es aprócsomagolásban!

Ha megnézzük a funkcionális tömbvázlatát az adatlapon, láthatjuk a H-hidat, a kapu meghajtóit, valamint a rövidzárlat-védelmet és a termikus leállást. A tekercsen keresztül áramló áram irányítható úgy, hogy csak két bemenetet biztosít a chipnek. Édes!

De van egy probléma. Egy ilyen apró chip forrasztása rémálom lesz egy olyan személy számára, akinek egyetlen tapasztalata a visszafolyó forrasztással csak néhány LED és ellenállás. Ez is vasalót használ! De úgy döntöttem, hogy megpróbálom.

Alternatívaként megtaláltam a DRV8837 -et, amely ugyanazt csinálja, de egy kicsit nagyobb. Miközben tovább kerestem az egyszerűen forrasztható alternatívákat az LCSC-n, ráakadtam az FM116B-re, amely megint ugyanaz, de kevesebb kimeneti teljesítménnyel és SOT23 csomagban, amely akár kézzel is forrasztható. Sajnos később rájöttem, hogy szállítási problémák miatt nem tudom megrendelni.

4. lépés: Kitörési táblák készítése

Mielőtt bevezetném az IC -ket az utolsó PCB -be, először azt akartam tesztelni, hogy képes vagyok -e a szegmenseket a kívánt módon szabályozni. Amint láthatja, az IC -k nem kenyérpirító táblák, és a forrasztási képességeim sem olyan jók, ha közvetlenül rá kell forrasztani a rézhuzalokat. Ezért döntöttem úgy, hogy kitörési táblát készítek, mivel nem állnak rendelkezésre a piacon. A kitörő tábla „feltöri” az IC csapjait egy nyomtatott áramköri lapra, amelynek saját csapjai tökéletesen el vannak helyezve a forrasztás nélküli kenyértáblához, így könnyen hozzáférhet az IC használatához.

Az adatlapra való pillantás segít eldönteni, hogy mely csapokat kell kitörni. Például a DRV8837 esetében:

• Az IC -nek két csapja van a tápegységhez, az egyik a terhelés/motor (VM) és a másik a logika (VCC) számára. Mivel mindkettőre 5 V -ot fogok használni, összekapcsolom a két érintkezőt.
• A következő az nSleep csap. Ez egy aktív alacsony tű, azaz a GND -hez csatlakoztatva az IC alvó üzemmódba kerül. Azt akarom, hogy az IC állandóan aktív legyen, és ezért állandóan 5V -ra csatlakoztatom.
• A bemenetek belső lehúzható ellenállásokkal rendelkeznek. Tehát nincs szükség a táblán lévők megadására.
• Az adatlap azt is mondja, hogy 0,1uF bypass kondenzátort tegyen a VM és VCC csapokra.

A fenti szempontokat szem előtt tartva megterveztem egy kiiktató táblát a KiCad IC -khez, és elküldtem a Gerber -fájlokat a JLCPCB -nek PCB és stencil gyártásához. Kattintson ide a Gerber fájlok letöltéséhez.

5. lépés: Szegmens vezérlése

Miután megkaptam a PCB -ket és a sablonomat a JLCPCB -től, összeszereltem a táblát. Ez volt az első alkalom, hogy sablont használtam és apró IC -ket forrasztottam. Szorít valakinek! Főzőlapként rongyvasat használtam a forrasztópaszta visszafolyásához.

De bármennyire is próbáltam, mindig volt egy forrasztóhíd a PAM8016 alatt. Szerencsére a DRV8837 első próbálkozáskor sikeres volt!

A következő lépés annak tesztelése, hogy képes vagyok -e irányítani a szegmenst. A DRV8837 adatlapja szerint HIGH vagy LOW értéket kell biztosítanom az IN1 és IN2 csapokhoz. Ha IN1 = 1 & IN2 = 0, akkor az áram egy irányba áramlik, és amikor IN1 = 0 & IN2 = 1, az áram az ellenkező irányba áramlik. Működik!

A fenti beállításhoz két bemenetre van szükség a mikrokontrollerről, és 14 bemenetre van szükség a teljes megjelenítéshez. Mivel a két bemenet mindig kiegészíti egymást, azaz ha IN1 HIGH, akkor IN2 LOW, és fordítva, ahelyett, hogy két külön bemenetet adnánk, közvetlenül egy jelet (1 vagy 0) küldhetünk az egyik bemenetre, míg a másik bemenet adott miután áthaladt egy NEM kapun, amely megfordítja. Ily módon a szegmenst/tekercset csak egy bemenet segítségével vezérelhetjük, mint egy normál 7 szegmenses kijelző. És a várakozásoknak megfelelően működött!

6. lépés: Mi a következő lépés?

Szóval egyenlőre ennyi! A következő és utolsó lépés a 7 tekercs és a H-Bridge meghajtók (DRV8837) egyesítése egyetlen NYÁK-on. Szóval maradjon velünk! Mondja el gondolatait és javaslatait az alábbi megjegyzésekben.

Köszönöm, hogy kitartottál a végére. Remélem, mindenki szereti ezt a projektet, és ma valami újat tanult. Iratkozzon fel YouTube -csatornámra további ilyen projektekért.