Sitni upravljački programi za H-Bridge - Osnove: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:31

Pozdrav i dobrodošli natrag u još jedan Instructable! U prethodnom sam vam pokazao kako sam stvorio zavojnice u KiCadu pomoću python skripte. Zatim sam stvorio i testirao nekoliko varijacija zavojnica da vidim koja od njih najbolje funkcionira. Moj je cilj zamijeniti ogromne elektromagnete u Mehaničkom 7-segmentnom zaslonu s PCB zavojnicama.

U ovom Instructableu pokazat ću osnove H-mosta i pokazati vam kako ću ga koristiti za kontrolu segmenata. Na kraju ću vam predstaviti neke od H-mostova u sićušnim pakiranjima dostupnim na tržištu.

Započnimo

Korak 1: Plan

U izvornoj konstrukciji napravio sam aranžmane na takav način da se zavojnica, pod naponom, suprotstavlja ili gura magnet zajedno sa segmentom. No, kad se zavojnica isključi napon, magnet se privlači u jezgru elektromagneta i tako se segment vraća u prvobitni položaj. Jasno je da ovo neće uspjeti jer u jezgri PCB -a nema jezgre. Zapravo sam imao jednu zavojnicu s rupom u sredini za jezgru, ali nije radila.

Bez jezgre, segment će ostati na svom novom položaju iako je zavojnica isključena. Kako bi se segment vratio u prvobitni položaj, struja kroz zavojnicu mora biti obrnuta što bi zauzvrat preokrenulo polove i ovaj put privuklo magnet.

Korak 2: Osnove H-mosta

Preokret potrebne struje postiže se pomoću kruga koji se sastoji od 4 sklopke raspoređene u obliku velikog slova H i otuda naziv H-most. To se najčešće koristi za promjenu smjera rotacije istosmjernog motora.

Tipičan raspored H-mosta prikazan je na prvoj slici. Opterećenje/motor (ili zavojnica PCB -a u našem slučaju) postavlja se između dvije noge kao što je prikazano.

Ako su prekidači S1 i S4 zatvoreni, struja teče kako se vidi na 3. slici, a kada su sklopke S2 i S3 zatvorene, struja teče u suprotnom smjeru kao što se vidi na 4. slici.

Morate paziti da prekidači S1 i S3 ili S2 i S4 nikada ne budu zatvoreni kako je prikazano. Time ćete prekinuti napajanje i oštetiti prekidače.

Ovaj sam krug izgradio na ploči koristeći 4 tipke kao prekidače i motor kao opterećenje. Promjena smjera rotacije potvrđuje da se i smjer struje promijenio. Sjajno!

Ali ne želim sjediti tamo i ručno pritiskati gumbe. Želim da mikrokontroler obavi posao umjesto mene. Za praktičnu izgradnju ovog kruga možemo koristiti MOSFET -ove kao prekidače.

Korak 3: Mali H-mostovi

Svaki segment zahtijeva 4 MOSFET -a. Kao što vjerojatno možete zamisliti, upravljački krug će postati prilično velik za 7 segmenata, zajedno s nekim drugim besplatnim komponentama za pogon vrata svakog MOSFET -a, što na kraju poništava moj cilj smanjenja prikaza.

Mogao bih koristiti SMD komponente, ali i dalje bi bile velike i komplicirane. Bilo bi puno lakše da postoji namjenski IC. Pozdravite PAM8016, IC sa svim prethodno spomenutim komponentama u sićušnom pakiranju od 1,5 x 1,5 mm!

Ako pogledamo njegov funkcionalni blok dijagram u podatkovnom listu, možemo vidjeti H-most, upravljačke programe vrata zajedno sa zaštitom od kratkog spoja i toplinskim isključenjem. Smjer struje kroz zavojnicu može se kontrolirati osiguravanjem samo dva ulaza u čip. Slatko!

Ali postoji jedan problem. Lemljenje ovog čipa bit će noćna mora za osobu čije jedino iskustvo s ponovnim lemljenjem ima nekoliko LED dioda i otpornika. I to pomoću glačala! No ipak sam odlučio pokušati.

Alternativno, pronašao sam DRV8837, koji radi istu stvar, ali je malo veći. Dok sam nastavio tražiti lakše alternative za lemljenje na LCSC-u, naišao sam na FM116B koji je opet ista stvar, ali s manjom izlaznom snagom i u paketu SOT23 koji se može čak i ručno zalemiti. Nažalost, kasnije sam otkrio da ga ne mogu naručiti zbog problema s dostavom.

Korak 4: Izrada ploča za razbijanje

Prije implementacije IC -a u konačni PCB, prvo sam htio provjeriti jesam li u mogućnosti kontrolirati segmente po želji. Kao što vidite, IC -ovi nisu prikladni za izradu ploča, a ni moje vještine lemljenja nisu toliko dobre za lemljenje bakrenih žica izravno na njega. Zato sam odlučio napraviti probojnu ploču jer one nisu dostupne na tržištu. Ploča za razbijanje "izbija" pinove IC -a na tiskanu ploču koja ima svoje pinove koji su savršeno razmaknuti za ploču bez lemljenja, što vam omogućuje lak pristup IC -u.

Pogled na podatkovnu tablicu pomaže u odlučivanju koje pinove treba razbiti. Na primjer, u slučaju DRV8837:

• IC ima dva pina za napajanje, jedan za opterećenje/motor (VM), a drugi za logiku (VCC). Budući da ću koristiti 5V za oba, spojit ću dva pina zajedno.
• Sljedeći je nSleep pin. To je aktivni niski pin, tj. Njegovo spajanje na GND prebacit će IC u stanje mirovanja. Želim da IC bude stalno aktivan i zato ću ga trajno spojiti na 5V.
• Ulazi imaju unutarnje povlačne otpornike. Dakle, nema potrebe davati one na ploči.
• U podatkovnom listu je također navedeno da se zaobilazni kondenzator od 0,1 uF stavi na pinove VM i VCC.

Imajući na umu gore navedene točke, dizajnirao sam probojnu ploču za IC -ove u KiCadu i poslao Gerberove datoteke JLCPCB -u za izradu PCB -a i šablona. Kliknite ovdje za preuzimanje Gerber datoteka.

Korak 5: Upravljanje segmentom

Nakon što sam primio svoje PCB -ove i matricu od JLCPCB -a, sastavio sam ploču. Ovo je bio moj prvi put da koristim matricu i lemim male IC -ove. Prekriženi prsti! Koristila sam peglu od tkanine kao ploču za zagrijavanje paste za lemljenje.

Ali koliko god se trudio, uvijek je postojao jedan lemni most ispod PAM8016. Srećom, DRV8837 je uspio u prvom pokušaju!

Slijedi provjera mogu li kontrolirati segment. Prema podatkovnom listu DRV8837, pinovima IN1 i IN2 moram osigurati visoku ili nisku vrijednost. Kada je IN1 = 1 & IN2 = 0, struja teče u jednom smjeru, a kada je IN1 = 0 & IN2 = 1, struja teče u suprotnom smjeru. Radi!

Gore navedeno postavljanje zahtijeva dva ulaza mikrokontrolera i 14 ulaza za potpuni prikaz. Budući da se dva ulaza uvijek međusobno nadopunjuju, tj. Ako je IN1 VISOK, tada je IN2 NISKA i obrnuto, umjesto da dajemo dva odvojena ulaza, mogli bismo izravno poslati signal (1 ili 0) na jedan ulaz, dok je drugi ulaz dat nakon što je prošao kroz vrata koja ga ne preokreću. Na taj način možemo upravljati segmentom/zavojnicom koristeći samo jedan ulaz isti kao i normalni 7 -segmentni zaslon. I radilo je kako se očekivalo!

Korak 6: Što je sljedeće?

Pa to je to za sada! Sljedeći i posljednji korak bio bi kombiniranje 7 zavojnica i pogonskih programa H-Bridge (DRV8837) zajedno na jednoj PCB-i. Zato budite spremni za to! Javite mi svoja razmišljanja i prijedloge u komentarima ispod.

Hvala vam što ste se držali kraja. Nadam se da vam se svi sviđa ovaj projekt i da ste danas naučili nešto novo. Pretplatite se na moj YouTube kanal za više takvih projekata.