מנהלי התקנים זעירים של H-Bridge - יסודות: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

שלום וברוכים הבאים בחזרה לעוד מדריך! בקודם, הראיתי לך כיצד יצרתי סלילים ב- KiCad באמצעות סקריפט פייתון. אחר כך יצרתי ובדקתי כמה וריאציות של סלילים כדי לראות איזה מהן עובד הכי טוב. המטרה שלי היא להחליף את האלקטרומגנטים הענקיים בתצוגה המכאנית של 7 פלחים בסלילי ה- PCB.

במדריך זה אסקור את היסודות של גשר H ואראה לכם כיצד אשתמש בו לשליטה בקטעים. לבסוף, אציג בפניכם כמה מגשרים ה- H באריזות קטנטנות הקיימות בשוק.

בואו נתחיל

שלב 1: התוכנית

במבנה המקורי עשיתי סידורים באופן שכאשר הסליל מקבל אנרגיה, הוא מתנגד או דוחף את המגנט יחד עם הקטע. אך כאשר הסליל מופעל, המגנט נמשך אל ליבת האלקטרומגנט וכך הקטע חוזר למיקומו המקורי. ברור שזה לא יעבוד מכיוון שאין ליבה בסליל ה- PCB. למעשה היה לי סליל אחד עם חור באמצע לגרעין אבל זה לא עבד.

ללא הליבה, הקטע יישאר במיקום החדש שלו למרות שהסליל נטול אנרגיה. כדי להחזיר את הקטע למיקומו המקורי, הזרם דרך הסליל חייב להיות הפוך אשר בתורו יהפוך את הקטבים והפעם ימשוך את המגנט.

שלב 2: יסודות H-Bridge

היפוך הזרם הנדרש מושג באמצעות מעגל המורכב מ -4 מתגים המסודרים בצורת האות הגדולה H ומכאן השם H-Bridge. זה משמש לרוב כדי להפוך את כיוון הסיבוב של מנוע DC.

סידור אופייני לגשר H מוצג בתמונה הראשונה. העומס/המנוע (או סליל ה- PCB במקרה שלנו) ממוקם בין שתי הרגליים כפי שמוצג.

אם המתגים S1 ו- S4 סגורים, הזרם זורם כפי שניתן לראות בתמונה השלישית, וכאשר המתגים S2 ו- S3 סגורים, הזרם זורם בכיוון ההפוך כפי שניתן לראות בתמונה הרביעית.

יש לדאוג שמעבר S1 ו- S3 או S2 ו- S4 לעולם לא ייסגרו כפי שמוצג. פעולה זו תקצר את אספקת החשמל ועלולה לפגוע במתגים.

בניתי את המעגל המדויק הזה על קרש לחם באמצעות 4 כפתורי לחיצה כמתגים ומנוע כעומס. היפוך כיוון הסיבוב מאשר כי גם כיוון הזרם התהפך. גדול!

אבל אני לא רוצה לשבת שם וללחוץ ידנית על הכפתורים. אני רוצה שבקר מיקרו יעשה את העבודה בשבילי. כדי לבנות כמעט מעגל זה, אנו יכולים להשתמש ב- MOSFET כמתגים.

שלב 3: גשרים H זעירים

כל קטע ידרוש 4 MOSFETs. כפי שאתה בוודאי יכול לדמיין, מעגל הבקרה יהפוך לענק למדי עבור 7 קטעים יחד עם כמה רכיבים משלימים אחרים שיניבו את השער של כל MOSFET אשר בסופו של דבר מביס את מטרתי להקטין את המסך.

אני יכול להשתמש ברכיבי SMD אבל זה עדיין יהיה גדול ומסובך. זה היה הרבה יותר קל אם היה IC ייעודי. תגיד שלום ל- PAM8016, IC עם כל הרכיבים שהוזכרו לעיל באריזה זעירה בגודל 1.5 על 1.5 מ מ!

על ידי הסתכלות על תרשים הבלוקים הפונקציונאלי שלו בגיליון הנתונים, אנו יכולים לראות את גשר ה- H, מנהלי ההתקנים יחד עם הגנה על קצר חשמלי וכיבוי תרמי. ניתן לשלוט בכיוון הזרם דרך הסליל על ידי מתן שתי כניסות לשבב בלבד. מתוק!

אבל יש בעיה אחת. הלחמת שבב זעיר זה יהווה סיוט לאדם שהניסיון היחיד שלו בהלחמה חוזרת הוא כמה נוריות ונגדים. גם זה באמצעות מגהץ! אבל החלטתי לנסות בכל זאת.

כחלופה, מצאתי את DRV8837, שעושה את אותו הדבר אך הוא קצת יותר גדול. בזמן שהמשכתי לחפש אלטרנטיבות קלות יותר להלחמה ב- LCSC, נתקלתי ב- FM116B שזה שוב אותו דבר אבל עם פחות תפוקת חשמל ובחבילת SOT23 שאפשר אפילו להלחם ביד. לרוע המזל, מאוחר יותר גיליתי שאני לא יכול להזמין אותו בגלל בעיות משלוח.

שלב 4: הכנת לוחות פריצה

לפני יישום ה- IC במעגל הלוח הסופי, קודם כל רציתי לבדוק אם אני מסוגל לשלוט בקטעים כרצוי. כפי שאתה יכול לראות, ה- IC אינם ידידותיים ללוח וגם כישורי ההלחמה שלי לא כל כך טובים להלחם חוטי נחושת ישירות אליו. לכן החלטתי להכין לוח פריצה מכיוון שהם אינם זמינים בשוק. לוח פריצה "פורץ" את סיכות ה- IC אל לוח מעגלים מודפסים שיש לו סיכות משלו הממוקמות בצורה מושלמת עבור לוח לחם ללא הלחמה, מה שמאפשר לך גישה קלה לשימוש ב- IC.

מבט בגיליון הנתונים מסייע בהחלטה אילו סיכות יש לפרוץ. לדוגמה, במקרה של DRV8837:

• ל- IC יש שני פינים לאספקת החשמל, אחד לעומס/מנוע (VM) ואחר להיגיון (VCC). מכיוון שאני אשתמש ב- 5V לשניהם, אני אחבר את שני הפינים יחד.
• הבא הוא סיכת nSleep. זהו סיכה נמוכה פעילה כלומר חיבורו ל- GND יכניס את ה- IC למצב שינה. אני רוצה שה- IC יהיה פעיל כל הזמן ולכן אחבר אותו לצמיתות ל- 5V.
• לכניסות יש נגדי משיכה פנימיים. כך שאין צורך לספק את אלה על הלוח.
• גיליון הנתונים גם אומר לשים קבל מעקף 0.1uF על פינים VM ו- VCC.

בהתחשב בנקודות לעיל, עיצבתי לוח פריצה עבור ה- ICs ב- KiCad ושלחתי את קבצי Gerber ל- JLCPCB לצורך ייצור PCB ו- Stencil. לחץ כאן להורדת קבצי גרבר.

שלב 5: שליטה בקטע

לאחר שקיבלתי את ה- PCB והסטנסיל מ- JLCPCB, הרכבתי את הלוח. זו הייתה הפעם הראשונה שלי באמצעות סטנסיל והלחמה של מחשבים אישיים זעירים. להחזיק אצבעות! השתמשתי במגהץ בד כפלטת חימום כדי להעביר מחדש את משחת ההלחמה.

אבל לא משנה כמה ניסיתי תמיד היה גשר הלחמה אחד מתחת ל- PAM8016. למרבה המזל, DRV8837 הצליח בניסיון הראשון!

הבא הוא לבדוק אם אני מסוגל לשלוט בקטע. על פי גליון הנתונים של DRV8837, אני צריך לספק HIGH או LOW לסיכות IN1 ו- IN2. כאשר IN1 = 1 & IN2 = 0, הזרם זורם בכיוון אחד וכאשר IN1 = 0 & IN2 = 1, הזרם זורם בכיוון ההפוך. זה עובד!

ההתקנה לעיל דורשת שתי כניסות של מיקרו -בקר ו -14 כניסות לתצוגה מלאה. מכיוון ששתי הכניסות תמיד משלימות זו את זו, כלומר אם IN1 הוא גבוה אז IN2 הוא נמוך ולהיפך, במקום לתת שתי כניסות נפרדות, נוכל לשלוח ישירות אות (1 או 0) לכניסה אחת בעוד שהקלט השני ניתן לאחר שעבר דרך שער NOT אשר הופך אותו. בדרך זו, אנו יכולים לשלוט בקטע/סליל באמצעות קלט אחד בלבד זהה לתצוגה רגילה של 7 פלחים. וזה עבד כצפוי!

שלב 6: מה הלאה?

אז זהו לבינתיים! השלב הבא והאחרון יהיה לשלב את 7 הסלילים ואת מנהלי ההתקנים של H-Bridge (DRV8837) יחד על לוח PCB יחיד. אז המשך לעקוב אחרי זה! ספר לי את המחשבות וההצעות שלך בתגובות למטה.

תודה שנצמדת עד הסוף. אני מקווה שכולכם אוהבים את הפרויקט הזה ולמדתם משהו חדש היום. הירשם לערוץ היוטיוב שלי לפרויקטים נוספים כאלה.