Привод двигателя постоянного тока с использованием H-образного моста: 9 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Привет ребята!

В этой инструкции я покажу вам, как построить Н-мост - простую электронную схему, которая позволяет нам подавать напряжение на нагрузку в любом направлении. Он обычно используется в робототехнике для управления двигателями постоянного тока. Используя H-мост, мы можем запускать двигатель постоянного тока по часовой стрелке или против часовой стрелки.

Шаг 1: необходимое оборудование

Были использованы следующие компоненты:

1. x1 7805 регулятор напряжения

2. Транзистор 2N2907 PNP x2 (Q1, Q3)

3. Транзистор x2 2N2222 NPN (Q2, Q4)

4. Диод x4 1N4004 (D1. D2, D3, D4)

5. Резистор x4 1 кОм (R1, R2, R3, R4)

6. Ползунковый переключатель x3 255SB SPDT

7. x1 разъем постоянного тока (12 В)

8. 2-контактный разъем x2

9. x1 двигатель постоянного тока

Шаг 2: бумажная схема

На изображении показана бумажная схема схемы драйвера двигателя постоянного тока с Н-мостом. У указанной схемы есть недостаток. У меня возникла проблема с диодом 1N5817, поэтому я использовал 1N4004. Транзисторы Q1, Q2 и Q3, Q4 не изменят свое состояние, потому что они не подключены к точке заземления. Эти проблемы были исправлены в принципиальной схеме с помощью программного обеспечения Eagle.

Шаг 3: электрическая схема и принцип работы

На изображении показана принципиальная схема драйвера двигателя постоянного тока с Н-мостом с использованием программного обеспечения Eagle.

В этой схеме все транзисторы подключены как переключатели. Транзистор NPN (Q3 и Q4) будет включен, когда мы дадим ему HIGH, и транзистор PNP (Q1 и Q2) будет включен, когда мы дадим ему LOW. Таким образом, когда (A = LOW, B = HIGH, C = LOW, D = HIGH), транзисторы Q1 и Q4 будут включены, а Q2 и Q3 выключены, поэтому двигатель вращается по часовой стрелке. Аналогично, когда (A = HIGH, B = LOW, C = HIGH, D = LOW), транзисторы Q2 и Q3 будут включены, а транзисторы Q1 и Q4 выключены, поэтому двигатель вращается против часовой стрелки.

1N4004 (D1 ~ D4) используется как диод свободного хода, так как это диод с быстрым переключением. Это позволяет избежать проблем, связанных с отрицательным напряжением, создаваемым обратной ЭДС двигателя постоянного тока. Резисторы R1 - R4 используются для ограничения входного тока транзисторов и сконструированы таким образом, что транзистор будет работать как переключатель. Используются 3 ползунковых переключателя (S1, S2 и S3). S1 используется для включения и выключения двигателя. S2 и S3 используются для вращения двигателя по и против часовой стрелки.

Шаг 4: Дизайн печатной платы

На изображении показана схема печатной платы драйвера двигателя постоянного тока с Н-мостом с использованием программного обеспечения Eagle.

Ниже приведены параметры, которые необходимо учитывать при проектировании печатной платы:

1. Толщина дорожки составляет минимум 8 мил.

2. Зазор между плоской медью и медной дорожкой составляет минимум 8 мил.

3. Зазор между трассой составляет минимум 8 мил.

4. Минимальный размер сверла 0,4 мм.

5. Все дорожки, на которых есть текущий путь, нуждаются в более толстых дорожках.

Шаг 5: загрузка Gerber на LionCircuits

Печатная плата должна быть изготовлена. Я заказал свою печатную плату в LionCircuits. Вам просто нужно загрузить свои файлы Gerber онлайн на их платформу и разместить заказ.

На изображении выше вы можете увидеть дизайн печатной платы после загрузки на платформу LionCircuits.

Шаг 6: Изготовленная доска

После тестирования в моделировании мы можем нарисовать схему печатной платы с помощью любой программы, которую вы хотите.

Здесь я приложил свой собственный дизайн и файлы Гербера.

Шаг 7: Сборная плата из компонентов

На изображении видно, что компоненты собраны на плате.

Когда я работал с этой платой, входной резистор со значением 1 кОм создавал проблему при вращении двигателя, поэтому я закоротил все резисторы 1 кОм, а затем все заработало.

Шаг 8: ВЫВОД

Шаг 9: обучение

Я сначала не делал эту схему на макетной плате, поэтому я столкнулся с множеством проблем в сборной плате. В моем следующем проекте я сначала сделаю схему на макетной плате, после этого я перейду к производственной плате и советую вам сделать то же самое.