Drejtues të vegjël të H-Bridge - Bazat: 6 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Përshëndetje dhe mirëseardhje përsëri në një Udhëzues tjetër! Në atë të mëparshëm, ju tregova se si krijova mbështjellje në KiCad duke përdorur një shkrim python. Pastaj krijova dhe testova disa variacione mbështjelljesh për të parë se cila funksionon më mirë. Qëllimi im është të zëvendësoj elektromagnetet e mëdhenj në Ekranin Mekanik me 7 segmente me spiralet e PCB.

Në këtë Udhëzues, unë do të mbuloj bazat e një ure H dhe do t'ju tregoj se si do ta përdor atë për të kontrolluar segmentet. Së fundi, unë do t'ju prezantoj me disa nga urat H në pako të vogla të disponueshme në treg.

Le të fillojmë

Hapi 1: Plani

Në ndërtimin origjinal kisha bërë aranzhime në atë mënyrë që kur spiralja të aktivizohet, ajo kundërshton ose shtyn magnetin së bashku me segmentin. Por kur spiralja çaktivizohet, magneti tërhiqet në thelbin e elektromagnetit dhe kështu segmenti kthehet në pozicionin e tij origjinal. Cleshtë e qartë, kjo nuk do të funksionojë pasi nuk ka bazë në spiralen e PCB. Unë në fakt kisha një spirale me një vrimë në mes për bërthamën, por nuk funksionoi.

Pa thelbin, segmenti do të qëndrojë në pozicionin e tij të ri edhe pse spiralja është e çaktivizuar. Për ta rikthyer segmentin në pozicionin e tij origjinal, rryma përmes spirales duhet të kthehet mbrapsht, e cila nga ana tjetër do të përmbysë polet dhe këtë herë do të tërheqë magnetin.

Hapi 2: Bazat e H-Bridge

Kthimi i rrymës së kërkuar arrihet duke përdorur një qark që përbëhet nga 4 ndërprerës të rregulluar në formën e shkronjës së madhe H dhe kështu emri H-Bridge. Kjo përdoret më së shpeshti për të ndryshuar drejtimin e rrotullimit të një motori DC.

Një rregullim tipik i urës H është treguar në foton e parë. Ngarkesa/motori (ose spiralja PCB në rastin tonë) vendoset midis dy këmbëve siç tregohet.

Nëse çelsat S1 dhe S4 janë të mbyllur, rryma rrjedh siç shihet në foton e 3 -të, dhe kur çelsat S2 dhe S3 mbyllen, rryma rrjedh në drejtim të kundërt siç shihet në foton e 4 -të.

Duhet pasur kujdes që çelsat S1 dhe S3 ose S2 dhe S4 të mos mbyllen kurrë siç tregohet. Kjo do të shkurtojë furnizimin me energji elektrike dhe mund të dëmtojë çelsat.

Unë e ndërtova këtë qark të saktë në një dërrasë buke duke përdorur 4 butona shtypi si çelsin dhe një motor si ngarkesë. Kthimi i drejtimit të rrotullimit konfirmon që kahu i rrymës është përmbysur gjithashtu. Shkëlqyeshëm!

Por unë nuk dua të ulem atje dhe të shtyj butonat me dorë. Dua që një mikrokontrollues të bëjë punën për mua. Për të ndërtuar praktikisht këtë qark, ne mund të përdorim MOSFET si ndërprerës.

Hapi 3: Urat e Vogla H

Çdo segment do të kërkojë 4 MOSFET. Siç mund ta imagjinoni, qarku i kontrollit do të bëhet mjaft i madh për 7 segmente së bashku me disa komponentë të tjerë kompliment për të çuar portën e secilit MOSFET i cili përfundimisht mposht qëllimin tim për ta bërë ekranin më të vogël.

Unë mund të përdor komponentët SMD por do të ishte akoma e madhe dhe e komplikuar. Do të ishte shumë më e lehtë nëse do të kishte një IC të dedikuar. Përshëndetni PAM8016, një IC me të gjithë përbërësit e përmendur më parë në një paketë të vogël 1.5 x 1.5mm!

Duke i hedhur një sy bllok-diagramit të tij funksional në fletën e të dhënave, ne mund të shohim urën H, drejtuesit e portave së bashku me mbrojtjen e qarkut të shkurtër dhe fikjen termike. Drejtimi i rrymës përmes spirales mund të kontrollohet duke siguruar vetëm dy hyrje në çip. E embel!

Por ka një problem. Lidhja e një çipi të vogël do të jetë një makth për një person, përvoja e vetme e të cilit me bashkimin e rimbushjes është disa LED dhe rezistorë. Edhe kjo duke përdorur një hekur! Por unë vendosa që t'i jepja një goditje gjithsesi.

Si një alternativë, gjeta DRV8837, i cili bën të njëjtën gjë, por është pak më i madh. Ndërsa vazhdoja të kërkoja për alternativa më të lehta për tu bashkuar në LCSC, hasa në FM116B e cila është përsëri e njëjta gjë, por me më pak fuqi dalëse dhe në një paketë SOT23 që madje mund të ngjitet me dorë. Fatkeqësisht, më vonë zbulova se nuk isha në gjendje ta porosisja atë për shkak të çështjeve të transportit.

Hapi 4: Krijimi i tabelave të shpërthimit

Para se të zbatoja IC -të në PCB -në përfundimtare, fillimisht doja të testoja nëse jam në gjendje të kontrolloj segmentet sipas dëshirës. Siç mund ta shihni, IC -të nuk janë miqësore me tavolinën e bukës dhe gjithashtu aftësitë e mia të saldimit nuk janë aq të mira për të ngjitur telat e bakrit drejtpërdrejt në të. Kjo është arsyeja pse vendosa të bëj një tabelë shpërthimi pasi ato nuk janë të gatshme në treg. Një tabelë shpërthimi "shpërthen" kunjat e IC në një tabelë qark të shtypur që ka kunjat e veta që janë të ndara në mënyrë perfekte për një dërrasë pa saldim, duke ju dhënë qasje të lehtë për të përdorur IC.

Një vështrim në fletën e të dhënave ndihmon në vendosjen se cilat kunja duhet të shpërthejnë. Për shembull, në rastin e DRV8837:

• IC ka dy kunja për furnizimin me energji, një për ngarkesën/motorin (VM) dhe një tjetër për logjikën (VCC). Meqenëse do të përdor 5V për të dy, do t'i lidh të dy kunjat së bashku.
• Tjetra është kunja nSleep. Pinshtë një kunj i ulët aktiv, domethënë lidhja e tij me GND do ta vendosë IC në modalitetin e fjetjes. Dua që IC të jetë aktiv gjatë gjithë kohës dhe kështu do ta lidh përgjithmonë me 5V.
• Hyrjet kanë rezistenca të brendshme tërheqëse. Pra, nuk ka nevojë të siguroni ata që janë në tabelë.
• Fleta e të dhënave gjithashtu thotë të vendosni një kondensator anashkalimi 0.1uF në kunjat VM dhe VCC.

Duke mbajtur parasysh pikat e mësipërme, unë hartova një tabelë shpërthimi për IC -të në KiCad dhe i dërgova skedarët Gerber në JLCPCB për fabrikimin e PCB dhe Stencil. Klikoni këtu për të shkarkuar skedarët Gerber.

Hapi 5: Kontrolli i një segmenti

Pasi mora PCB -të dhe shabllonet e mia nga JLCPCB, mblodha bordin. Kjo ishte hera ime e parë duke përdorur një klishe dhe duke bashkuar IC të vogla. Gishtat e kryqëzuar! Kam përdorur një hekur pëlhure si një pjatë e nxehtë për të mbushur pastën e saldimit.

Por pa marrë parasysh sa u përpoqa, gjithmonë kishte një urë lidhëse nën PAM8016. Për fat të mirë, DRV8837 ishte një sukses në përpjekjen e parë!

Tjetra është të provoni nëse jam në gjendje të kontrolloj segmentin. Sipas fletës së të dhënave të DRV8837, më duhet të siguroj Lartë ose ULJE për kunjat IN1 dhe IN2. Kur IN1 = 1 & IN2 = 0, rryma rrjedh në një drejtim dhe kur IN1 = 0 & IN2 = 1, rryma rrjedh në drejtim të kundërt. Punon!

Konfigurimi i mësipërm kërkon dy hyrje nga një mikrokontrollues dhe 14 hyrje për një shfaqje të plotë. Meqenëse të dy hyrjet plotësohen gjithmonë me njëra -tjetrën, domethënë nëse IN1 është i LART then, atëherë IN2 është I UL dhe anasjelltas, në vend që të japim dy hyrje të veçanta, ne mund të dërgojmë drejtpërdrejt një sinjal (1 ose 0) në një hyrje, ndërsa hyrja tjetër jepet pasi kalohet përmes një porte JO e cila e përmbys atë. Në këtë mënyrë, ne mund të kontrollojmë segmentin/spiralen duke përdorur vetëm një hyrje të njëjtë me një ekran normal 7 segmentesh. Dhe funksionoi ashtu siç pritej!

Hapi 6: Çfarë vjen më pas?

Pra, kjo është tani për tani! Hapi tjetër dhe përfundimtar do të ishte kombinimi i 7 spiraleve dhe drejtuesve të H-Bridge (DRV8837) së bashku në një PCB të vetme. Kështu që qëndroni të sintonizuar për këtë! Më tregoni mendimet dhe sugjerimet tuaja në komentet më poshtë.

Faleminderit që i qëndruat deri në fund. Shpresoj që të gjithë ju e doni këtë projekt dhe keni mësuar diçka të re sot. Regjistrohuni në kanalin tim në YouTube për më shumë projekte të tilla.