H-Bridge sur une planche à pain : 8 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:11

Le H-Bridge est un circuit qui peut entraîner un moteur en marche avant et en marche arrière. Il peut s'agir d'un circuit très simple qui ne nécessite qu'une poignée de composants à construire. Ce Instructable montre comment faire de la maquette d'un pont en H de base. Une fois terminé, vous devez être familiarisé avec le fonctionnement de base d'un pont en H et être prêt à passer à des versions plus complexes pouvant prendre en charge des moteurs plus gros et plus puissants.

Étape 1: Rassembler les pièces

Seule une poignée de pièces est nécessaire.1) Une planche à pain2) Un petit moteur à courant continu capable de fonctionner à ~7 volts3) Une batterie de 9 volts et une batterie instantanée4) Quatre petits transistors NPN de signal. Nous utilisons ici le 2N2222A. 2N3904 est un autre numéro de pièce commun et des milliers d'autres feront l'affaire.5) Quatre résistances de 22k ohm6) Deux interrupteurs à bouton-poussoir7) Cavaliers ou fil de rechange pour tout brancher

Étape 2: Théorie du pont en H

Le pont en H est un circuit qui peut entraîner un moteur à courant continu en marche avant et en marche arrière. La direction du moteur est modifiée en changeant la polarité de la tension afin de faire tourner le moteur dans un sens ou dans l'autre. Ceci est facilement démontré en appliquant une batterie de 9 volts aux fils d'un petit moteur, puis en commutant les bornes pour changer de direction. Le H-Bridge porte son nom sur la base du circuit de base qui démontre son fonctionnement. Le circuit se compose de quatre commutateurs qui complètent le circuit lorsqu'ils sont appliqués par paires. Lorsque les commutateurs S1 et S4 sont fermés, le moteur est alimenté et tourne. Lorsque S2 et S3 sont fermés, le moteur est alimenté et tourne dans l'autre sens. Notez que S1 et S2 ou S3 et S4 ne doivent jamais être fermés ensemble afin d'éviter un court-circuit. De toute évidence, les commutateurs physiques ne sont pas pratiques car personne ne va s'asseoir là-bas en actionnant les commutateurs par paires pour que leur robot avance ou recule. C'est là qu'interviennent les transistors. Un transistor agit comme un interrupteur à semi-conducteurs qui se ferme lorsqu'un petit courant est appliqué à sa base. Parce que seul un petit courant est nécessaire pour activer un transistor, nous sommes en mesure de compléter la moitié du circuit avec un seul signal. C'est assez de théorie pour commencer, alors commençons à construire.

Étape 3: Mise sous tension du H-Bridge

Nous allons commencer par poser les lignes électriques. Connectez votre batterie à un coin du bus d'alimentation. La convention est de connecter la tension positive à la rangée supérieure et la négative à la rangée inférieure pour désigner respectivement les signaux HAUT et BAS. Nous connectons ensuite les ensembles supérieur et inférieur de bus d'alimentation.

Étape 4: Le transistor en tant que commutateur

L'étape suivante consiste à configurer les transistors. Rappelez-vous dans la section théorique que nous avons besoin de quatre commutateurs pour construire un pont en H, nous utiliserons donc les quatre transistors ici. Nous sommes également limités à la disposition d'une maquette, de sorte que le circuit réel ne ressemblera pas à la lettre H. Jetons un coup d'œil rapide à un transistor pour comprendre le flux de courant. Il y a trois pattes sur chaque transistor appelées collecteur, base et émetteur. Tous les transistors ne partagent pas le même ordre, alors assurez-vous de consulter une fiche technique si vous n'utilisez pas l'un des numéros de pièce mentionnés à la première étape. Lorsqu'un petit courant est appliqué à la base, un autre courant plus important peut circuler du collecteur vers le émetteur. C'est important alors je le répète. Un transistor permet à un petit courant de contrôler un courant plus important. Dans ce cas, l'émetteur doit toujours être connecté à la terre. Notez que le flux de courant est représenté par une petite flèche dans la figure ci-dessous.

Étape 5: Changement de polarité

Nous allons maintenant aligner les transistors sur la moitié inférieure de la maquette, en inversant l'orientation pour chaque autre transistor. Chaque paire de transistors adjacents servira de moitié du pont en H. Un espace adéquat doit être laissé au milieu afin d'installer des cavaliers et éventuellement les fils du moteur. Ensuite, nous connecterons respectivement le collecteur et l'émetteur des transistors aux bus d'alimentation positif et négatif. Enfin, nous ajouterons les cavaliers qui se connecteront aux fils du moteur. Les transistors sont maintenant prêts à laisser passer un courant lorsque la base est activée.

Étape 6: Appliquer un signal

Nous devons appliquer un petit courant à chacun des transistors par paires. Nous devons d'abord connecter une résistance à la base de chaque transistor. Ensuite, nous connecterons chaque ensemble de résistances à un point commun en vue de connecter un commutateur. Ensuite, nous ajouterons les deux commutateurs qui se connectent également au bus positif. Ces commutateurs activeront une moitié du pont en H à la fois. Et enfin, nous branchons le moteur. C'est ça. Connectez votre batterie et testez votre circuit. Le moteur doit tourner dans un sens lorsqu'un bouton est enfoncé et dans le sens opposé lorsque l'autre bouton est enfoncé. Les deux boutons ne doivent pas être activés en même temps.

Étape 7: obtenir une image claire

Voici un schéma du circuit complet au cas où vous voudriez le sauvegarder pour référence. Les graphismes originaux sont une gracieuseté d'Oomlout.

Étape 8: Plus de puissance pour Ya

D'accord, vous avez donc un nouveau pont en H brillant sur une planche à pain. Maintenant quoi? L'important est que vous compreniez comment fonctionne un pont en H de base et que l'essentiel est le même, quelle que soit la puissance que vous poussez. Voici quelques conseils pour aller plus loin afin de prendre en charge des moteurs plus gros et plus de puissance. - Vous pouvez utiliser la modulation de largeur d'impulsion (PWM) à la place des deux commutateurs pour contrôler la vitesse du moteur. C'est facile lorsque vous avez un microcontrôleur à votre disposition et peut également être accompli avec un circuit intégré de minuterie 555 ou 556 et quelques passifs sans trop de problèmes. - La clé pour prendre en charge les moteurs de puissance supérieure réside dans les transistors de puissance supérieure. Les transistors de puissance moyenne et les MOSFET de puissance dans les boîtiers TO-220 peuvent gérer beaucoup plus de puissance que les transistors TO-92 de faible puissance que nous utilisons ici. Des dissipateurs thermiques appropriés augmenteront également la capacité. - La plupart des ponts en H sont construits à l'aide de transistors NPN et PNP afin d'éviter les courts-circuits et d'optimiser le flux de courant. Nous n'avons utilisé ici que NPN pour simplifier le circuit. - Les diodes Flyback sont généralement utilisées dans les ponts en H de puissance plus élevée pour protéger le reste du circuit des tensions dangereuses produites par les bobines du moteur lorsque l'alimentation est coupée. Ces diodes sont appliquées aux bornes du transistor dans le sens du courant et résistent à ces contre-tensions EMF nuisibles. - Le TIP 102 et le TIP 107 sont une paire de transistors de puissance complémentaires qui ont des diodes flyback intégrées. Les TIP 122/127 et 142/147 sont des paires de transistors de puissance similaires. Cela devrait suffire à vous mettre dans la bonne direction si vous voulez continuer.