პაწაწინა H-Bridge დრაივერები - საფუძვლები: 6 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

გამარჯობა და კეთილი იყოს თქვენი მობრძანება სხვა ინსტრუქციულში! წინაში მე გაჩვენეთ როგორ შევქმენი კოჭები KiCad– ში პითონის სკრიპტის გამოყენებით. შემდეგ შევქმენი და გამოვცადე კოჭების რამდენიმე ვარიაცია, რომ ნახოთ რომელი მუშაობს საუკეთესოდ. ჩემი მიზანია შეცვალო უზარმაზარი ელექტრომაგნიტები მექანიკურ 7-სეგმენტიან დისპლეზე PCB ხვეულებით.

ამ ინსტრუქციაში, მე გავაშუქებ H- ხიდის საფუძვლებს და გაჩვენებთ, თუ როგორ გამოვიყენებ მას სეგმენტების გასაკონტროლებლად. დაბოლოს, მე გაგაცნობთ ზოგიერთ H- ხიდს ბაზარზე არსებული პაკეტების პაკეტებში.

Დავიწყოთ

ნაბიჯი 1: გეგმა

თავდაპირველ სტრუქტურაში მე მქონდა შეთანხმება ისე, რომ როდესაც კოჭა ენერგიულდება, ის ეწინააღმდეგება ან უბიძგებს მაგნიტს სეგმენტთან ერთად. მაგრამ როდესაც გრაგნილი გამორთულია ენერგიაზე, მაგნიტი იზიდავს ელექტრომაგნიტის ბირთვს და ამით სეგმენტი უბრუნდება პირვანდელ მდგომარეობას. ცხადია, რომ ეს არ იმუშავებს, რადგან არ არსებობს ბირთვი PCB ხვეულში. მე რეალურად მქონდა ერთი გრაგნილი, რომლის ცენტრში ხვრელი იყო შუაში, მაგრამ ის არ მუშაობდა.

ბირთვის გარეშე, სეგმენტი დარჩება თავის ახალ პოზიციაში, მიუხედავად იმისა, რომ კოჭა არის გამორთული. სეგმენტის თავდაპირველ პოზიციაზე დასაბრუნებლად, კოჭის გავლით დენი უნდა შეიცვალოს, რაც თავის მხრივ პოლუსებს გადაატრიალებს და ამჯერად მაგნიტს მიიზიდავს.

ნაბიჯი 2: H-Bridge– ის საფუძვლები

მიმდინარე დენის გადაბრუნება მიიღწევა წრედის გამოყენებით, რომელიც შედგება 4 კონცენტრატორისგან, რომლებიც განლაგებულია დიდი ასო H- ის ფორმით და, შესაბამისად, სახელი H-Bridge. ეს ყველაზე ხშირად გამოიყენება DC ძრავის ბრუნვის მიმართულების შესაცვლელად.

ტიპიური H- ხიდის მოწყობა ნაჩვენებია პირველ სურათზე. დატვირთვა/ძრავა (ან ჩვენს შემთხვევაში PCB კოჭა) მოთავსებულია ორ ფეხს შორის, როგორც ნაჩვენებია.

თუ კონცენტრატორები S1 და S4 დახურულია, დენი მიედინება, როგორც ჩანს მე –3 სურათზე, ხოლო როდესაც კონცენტრატორები S2 და S3 დახურულია, დენი მიედინება საპირისპირო მიმართულებით, როგორც მე –4 სურათზე ჩანს.

სიფრთხილით უნდა იქნას მიღებული, რომ კონცენტრატორები S1 და S3 ან S2 და S4 არასოდეს დაიხუროს, როგორც ნაჩვენებია. ამით ელექტროენერგიის მიწოდება მცირდება და შეიძლება დაზიანდეს გადამრთველები.

ეს ზუსტი წრე შევქმენი პურის დაფაზე, 4 ღილაკზე, როგორც კონცენტრატორზე და ძრავაზე, როგორც დატვირთვაზე. ბრუნვის მიმართულების შემობრუნება ადასტურებს, რომ დენის მიმართულებაც შეიცვალა. დიდი!

მაგრამ მე არ მინდა იქ ჯდომა და ხელით დაჭერა ღილაკებზე. მე მინდა, რომ მიკროკონტროლერმა შეასრულოს სამუშაო ჩემთვის. ამ სქემის პრაქტიკულად შესაქმნელად, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ MOSFET- ები, როგორც კონცენტრატორები.

ნაბიჯი 3: პაწაწინა H- ხიდები

თითოეულ სეგმენტს დასჭირდება 4 MOSFET. როგორც თქვენ ალბათ წარმოიდგენთ, საკონტროლო წრე საკმაოდ დიდი გახდება 7 სეგმენტისთვის სხვა კომპლიმენტურ კომპონენტებთან ერთად თითოეული MOSFET- ის კარიბჭის გასავლელად, რაც საბოლოოდ ამარცხებს ჩემს მიზანს ეკრანის მცირე ზომის შემცირების მიზნით.

მე შემიძლია გამოვიყენო SMD კომპონენტები, მაგრამ ის მაინც დიდი და რთული იქნება. გაცილებით ადვილი იქნებოდა, რომ ყოფილიყო სპეციალური IC. მიესალმეთ PAM8016- ს, IC- ს ყველა ზემოთ აღწერილი კომპონენტით 1.5 x 1.5 მმ პაკეტში!

მონაცემთა ფურცელში მისი ფუნქციონალური ბლოკ დიაგრამის დათვალიერებისას ჩვენ შეგვიძლია ვნახოთ H- ხიდი, კარიბჭის დრაივერები მოკლე ჩართვის დაცვასა და თერმული გამორთვასთან ერთად. ნაკადის მეშვეობით დენის მიმართულების კონტროლი შესაძლებელია ჩიპში მხოლოდ ორი შეყვანის უზრუნველყოფით. Ტკბილი!

მაგრამ არის ერთი პრობლემა. ამ პაწაწინა ჩიპის შედუღება იქნება კოშმარი იმ ადამიანისთვის, რომლის შედუღების ერთადერთი გამოცდილება არის რამდენიმე LED- ები და რეზისტორები. ესეც რკინის გამოყენებით! მაგრამ მე მაინც გადავწყვიტე ამის გაკეთება.

როგორც ალტერნატივა, ვიპოვე DRV8837, რომელიც იგივეს აკეთებს, მაგრამ ოდნავ უფრო დიდია. სანამ ვაგრძელებდი LCSC– ზე უფრო ადვილად შესადუღებელი ალტერნატივების ძებნას, მე წავაწყდი FM116B- ს, რომელიც ისევ იგივეა, მაგრამ ნაკლები ენერგიის გამომუშავებით და SOT23 პაკეტში, რომლის ხელით შედუღებაც კი შესაძლებელია. სამწუხაროდ, მოგვიანებით აღმოვაჩინე, რომ ვერ შევძელი მისი შეკვეთა გადაზიდვის პრობლემების გამო.

ნაბიჯი 4: ბრეაკოუტ დაფების დამზადება

სანამ IC– ს საბოლოო PCB– ში განვახორციელებდი, მე პირველად მინდოდა გამომეცადა თუ არა შემიძლია სეგმენტების გაკონტროლება სურვილისამებრ. როგორც ხედავთ, IC– ები არ არიან მეგობრული და ასევე ჩემი შედუღების უნარი არ არის ისეთი კარგი, რომ პირდაპირ სპილენძის მავთულები შევაერთო მასზე. ამიტომაც გადავწყვიტე გამეკეთებინა გამანადგურებელი დაფა, რადგან ისინი ბაზარზე არ არის ხელმისაწვდომი. ბრეაკოუტ დაფა „იფეთქებს“IC– ს ქინძისთავებს დაბეჭდილ მიკროსქემის დაფაზე, რომელსაც აქვს საკუთარი ქინძისთავები, რომლებიც მშვენივრად არის განლაგებული solderless breadboard– ისთვის, რაც გაძლევთ მარტივ წვდომას IC– ს გამოყენებისთვის.

მონაცემთა ცხრილის ნახვა დაგეხმარებათ გადაწყვიტოთ რომელი ქინძისთავები უნდა გაიშალოს. მაგალითად, DRV8837 შემთხვევაში:

• IC- ს აქვს ორი ბუდე დენის წყაროსთვის, ერთი დატვირთვის/ძრავისთვის (VM) და მეორე ლოგიკისთვის (VCC). ვინაიდან მე გამოვიყენებ 5V- ს ორივესთვის, მე დავაკავშირებ ორ ქინძისთავს ერთმანეთთან.
• შემდეგი არის nSleep pin. ეს არის აქტიური დაბალი პინი, ანუ მისი დაკავშირება GND– სთან დააყენებს IC ძილის რეჟიმში. მე მინდა, რომ IC ყოველთვის აქტიური იყოს და ამიტომ მას მუდმივად დავუკავშირდები 5 ვ.
• შეყვანას აქვს შიდა დასაშლელი რეზისტორები. ამიტომ არ არის საჭირო დაფაზე მყოფთა უზრუნველყოფა.
• მონაცემთა ცხრილში ასევე ნათქვამია, რომ დააყენოთ 0.1uF შემოვლითი კონდენსატორი ქინძისთავებზე VM და VCC.

ზემოაღნიშნული პუნქტების გათვალისწინებით, მე შევქმენი KiCad– ის IC– ების ბრეაკოუტ დაფა და გავაგზავნე გერბერის ფაილები JLCPCB– ში PCB– ს და Stencil– ის დამზადებისთვის. დააწკაპუნეთ აქ რომ გადმოწეროთ გერბერის ფაილები.

ნაბიჯი 5: სეგმენტის კონტროლი

ერთხელ მივიღე ჩემი PCB და შაბლონი JLCPCB– დან, მე შევიკრიბე დაფა. ეს იყო ჩემი პირველი შემთხვევა შაბლონის გამოყენებით და პატარა IC- ების შედუღებით. Გადაჯვარედინებული თითები! მე გამოვიყენე ქსოვილის უთო, როგორც გამაცხელებელი, რათა გამობრუნებულიყო პასტა.

რამდენიც არ უნდა შევეცადე, ყოველთვის იყო ერთი გამაგრილებელი ხიდი PAM8016– ის ქვეშ. საბედნიეროდ, DRV8837 წარმატებული იყო პირველ ცდაზე!

შემდეგი არის იმის შესამოწმებლად, შემიძლია თუ არა სეგმენტის გაკონტროლება. DRV8837– ის მონაცემთა ფურცლის თანახმად, მე უნდა მივაწოდო HIGH ან LOW ქინძისთავები IN1 და IN2. როდესაც IN1 = 1 & IN2 = 0, მიმდინარე მიედინება ერთი მიმართულებით და როდესაც IN1 = 0 & IN2 = 1, დენი მიედინება საპირისპირო მიმართულებით. Მუშაობს!

ზემოხსენებული კონფიგურაცია მოითხოვს ორ შეყვანას მიკროკონტროლისგან და 14 შესასვლელს სრული ჩვენებისათვის. ვინაიდან ორი შეყვანა ყოველთვის ავსებს ერთმანეთს, ანუ თუ IN1 არის მაღალი, მაშინ IN2 არის დაბალი და პირიქით, ორი ცალკეული შეყვანის ნაცვლად, ჩვენ შეგვიძლია პირდაპირ გავაგზავნოთ სიგნალი (1 ან 0) ერთ შესასვლელზე, ხოლო მეორე შეყვანისას მას შემდეგ რაც გაიარა NOT კარიბჭე რომელიც შებრუნებს მას. ამ გზით, ჩვენ შეგვიძლია გავაკონტროლოთ სეგმენტი/კოჭა მხოლოდ ერთი შეყვანის მსგავსად, როგორც ჩვეულებრივი 7 სეგმენტის ჩვენება. და იმუშავა როგორც მოსალოდნელი იყო!

ნაბიჯი 6: რა არის შემდეგი?

ასე რომ, ეს ჯერჯერობით! შემდეგი და საბოლოო ნაბიჯი იქნება 7 კოჭისა და H-Bridge დრაივერების (DRV8837) ერთად გაერთიანება ერთ PCB- ზე. ასე რომ დარჩი ამისთვის! შემატყობინეთ თქვენი მოსაზრებები და წინადადებები ქვემოთ მოცემულ კომენტარებში.

გმადლობთ, რომ ბოლომდე იყავით. ვიმედოვნებ, რომ ყველას მოგეწონებათ ეს პროექტი და დღეს ისწავლეთ რაიმე ახალი. გამოიწერეთ ჩემი YouTube არხი სხვა მსგავსი პროექტებისთვის.