Klein H-Bridge-bestuurders - Basies: 6 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Hallo en welkom terug na 'n ander instruksionele! In die vorige het ek u gewys hoe ek spoele in KiCad gemaak het met 'n python -script. Toe skep en toets ek 'n paar variasies spoele om te sien watter een die beste werk. My doel is om die groot elektromagnete in die meganiese 7-segment-skerm met die PCB-spoele te vervang.

In hierdie instruksies behandel ek die basiese beginsels van 'n H-brug en wys ek u hoe ek dit sal gebruik om die segmente te beheer. Ten slotte stel ek u kennis met enkele van die H-brûe in klein pakkies wat op die mark beskikbaar is.

Laat ons begin

Stap 1: Die plan

In die oorspronklike konstruksie het ek so gereël dat wanneer die spoel opgewonde raak, dit die magneet met die segment teenstaan of stoot. Maar as die spoel ontkoppel word, word die magneet aangetrokke tot die kern van die elektromagneet en sodoende kom die segment terug na sy oorspronklike posisie. Dit is duidelik dat dit nie gaan werk nie, aangesien daar geen kern in die PCB -spoel is nie. Ek het eintlik 'n spoel met 'n gat in die middel vir die kern gehad, maar dit het nie gewerk nie.

Sonder die kern bly die segment in sy nuwe posisie, alhoewel die spoel ontkoppel is. Om die segment terug te bring na sy oorspronklike posisie, moet die stroom deur die spoel omgedraai word, wat weer die pole sal draai en hierdie keer die magneet aantrek.

Stap 2: Basiese beginsels van H-Bridge

Die omkering van die vereiste stroom word verkry met behulp van 'n stroombaan wat bestaan uit 4 skakelaars wat in die vorm van die hoofletter H en vandaar die naam H-brug gerangskik is. Dit word die meeste gebruik om die draairigting van 'n GS -motor om te draai.

'N Tipiese H-brugreëling word in die eerste prentjie getoon. Die vrag/motor (of PCB -spoel in ons geval) word tussen die twee bene geplaas, soos getoon.

As skakelaars S1 en S4 gesluit is, vloei die stroom soos gesien in die 3de prentjie, en as skakelaars S2 en S3 gesluit word, vloei die stroom in die teenoorgestelde rigting soos gesien in die 4de prentjie.

Let daarop dat skakelaars S1 en S3 of S2 en S4 nooit gesluit word soos aangedui nie. As u dit doen, sal die kragtoevoer kortkom en kan die skakelaars beskadig word.

Ek het hierdie presiese stroombaan op 'n broodbord gebou met 4 drukknoppies as skakelaars en 'n motor as vrag. Die omkering van die draairigting bevestig dat die stroomrigting ook omgekeer het. Puik!

Maar ek wil nie daar sit en die knoppies met die hand druk nie. Ek wil hê 'n mikrobeheerder moet die werk vir my doen. Om hierdie stroombaan prakties te bou, kan ons MOSFET's as skakelaars gebruik.

Stap 3: Klein H-brûe

Elke segment benodig 4 MOSFET's. Soos u u waarskynlik kan voorstel, word die beheerkring vir 7 segmente redelik groot, saam met ander komplimentêre komponente om die hek van elke MOSFET te bestuur, wat uiteindelik my doel om die skerm kleiner te maak, verslaan.

Ek kon die SMD -komponente gebruik, maar dit sou steeds groot en ingewikkeld wees. Dit sou baie makliker gewees het as daar 'n toegewyde IC was. Sê hallo vir PAM8016, 'n IC met al die voorheen genoemde komponente in 'n klein pakket van 1,5 x 1,5 mm!

Deur na die funksionele blokdiagram in die datablad te kyk, kan ons die H-brug, hekbestuurders, kortsluitbeveiliging en termiese afskakeling sien. Die stroomrigting deur die spoel kan beheer word deur slegs twee insette aan die chip te verskaf. Soet!

Maar daar is een probleem. Om hierdie skyfie te soldeer, sal 'n nagmerrie wees vir 'n persoon wie se enigste LED's en weerstande slegs ervaring het met herloodsoldering. Dit ook met 'n strykyster! Maar ek het besluit om dit in elk geval te probeer.

As alternatief het ek DRV8837 gevind, wat dieselfde doen, maar 'n bietjie groter is. Terwyl ek aanhou soek het na meer maklik om te soldeer alternatiewe op LCSC, het ek op FM116B afgekom, wat weer dieselfde is, maar met minder kraglewering en in 'n SOT23-pakket wat selfs met die hand kan word gesoldeer. Ongelukkig het ek later agtergekom dat ek dit nie kon bestel nie weens gestuurprobleme.

Stap 4: Maak breekborde

Voordat ek die IC's in die finale PCB implementeer, wou ek eers toets of ek die segmente na wense kan beheer. Soos u kan sien, is die IC's nie broodbordvriendelik nie, en my soldeervaardighede is ook nie so goed om koperdrade direk daaraan te soldeer nie. Daarom het ek besluit om 'n uitbreekbord te maak, aangesien dit nie maklik in die mark beskikbaar is nie. 'N Uitbreekbord breek die penne van die IC uit op 'n printplaat met sy eie penne wat perfek op 'n soldeerlose broodbord geplaas is, sodat u maklik toegang tot die IC kan kry.

'N Kykie na die datablad help om te besluit watter penne moet uitbreek. Byvoorbeeld, in die geval van DRV8837:

• Die IC het twee penne vir die kragtoevoer, een vir las/motor (VM) en 'n ander vir logika (VCC). Aangesien ek 5V vir beide sal gebruik, sal ek die twee penne aan mekaar koppel.
• Die volgende is die nSleep -pen. Dit is 'n aktiewe lae pen, dws as u dit met GND verbind, word die IC in die slaapmodus geplaas. Ek wil hê dat die IC die hele tyd aktief moet wees, en daarom sal ek dit permanent aan 5V koppel.
• Die insette het interne aftrekweerstands. Dit is dus nie nodig om diegene op die bord te verskaf nie.
• Die datablad sê ook dat u 'n 0.1uF -omleidingskondensator op penne VM en VCC moet plaas.

Met inagneming van bogenoemde punte, het ek 'n uitbreekbord vir die IC's in KiCad ontwerp en die Gerber -lêers na JLCPCB gestuur vir PCB- en Stencil -vervaardiging. Klik hier om die Gerber -lêers af te laai.

Stap 5: Beheer van 'n segment

Sodra ek my PCB's en sjabloon van JLCPCB ontvang het, het ek die bord bymekaargemaak. Dit was die eerste keer dat ek 'n stensil gebruik en klein IC's soldeer. Hou duim vas! Ek het 'n lap -yster as 'n kookplaat gebruik om die soldeerpasta te laat vloei.

Maar hoe ek ook al probeer het, daar was altyd een soldeerbrug onder PAM8016. Gelukkig was DRV8837 'n sukses met die eerste probeerslag!

Volgende is om te toets of ek die segment kan beheer. Volgens die datablad van DRV8837 moet ek HIGH of LOW aan penne IN1 en IN2 verskaf. As IN1 = 1 & IN2 = 0, vloei die stroom in een rigting en wanneer IN1 = 0 & IN2 = 1, vloei die stroom in die teenoorgestelde rigting. Dit werk!

Bogenoemde opstelling benodig twee insette van 'n mikrobeheerder en 14 insette vir 'n volledige vertoning. Aangesien die twee insette altyd van mekaar aangevul word, dws as IN1 HOOG is, dan is IN2 LAAG en omgekeerd, in plaas van om twee afsonderlike insette te gee, kan ons 'n sein (1 of 0) direk na een invoer stuur terwyl die ander insette gegee word nadat dit deur 'n NOT -hek gegaan is wat dit omkeer. Op hierdie manier kan ons die segment/spoel beheer met slegs een ingang, dieselfde as 'n normale 7 -segment -skerm. En dit werk soos verwag!

Stap 6: Wat is volgende?

So dit is dit vir eers! Die volgende en laaste stap sou wees om die 7 spoele en die H-Bridge-bestuurders (DRV8837) saam op 'n enkele PCB te kombineer. So bly ingeskakel daarvoor! Laat weet my u gedagtes en voorstelle in die kommentaar hieronder.

Dankie dat u by die einde bly. Ek hoop dat julle almal van hierdie projek hou en dat julle vandag iets nuuts geleer het. Teken in op my YouTube -kanaal vir meer sulke projekte.