Mga Maliliit na H-Bridge Driver - Mga Pangunahing Kaalaman: 6 na Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:09

Kumusta at maligayang pagdating pabalik sa isa pang maituturo! Sa nakaraang isa, ipinakita ko sa iyo kung paano ako gumawa ng mga coil sa KiCad gamit ang isang script ng sawa. Pagkatapos ay nilikha ko at sinubukan ang ilang mga pagkakaiba-iba ng mga coil upang makita kung alin ang pinakamahusay na gumagana. Ang aking hangarin ay palitan ang malaking electromagnets sa Display na mekanikal 7-segment ng mga coil ng PCB.

Sa Instructable na ito, sasakupin ko ang mga pangunahing kaalaman ng isang H-tulay at ipapakita sa iyo kung paano ko ito gagamitin upang makontrol ang mga segment. Panghuli, ipakikilala kita sa ilan sa mga H-tulay sa maliliit na mga pakete na magagamit sa merkado.

Magsimula na tayo

Hakbang 1: Ang Plano

Sa orihinal na pagbuo ay gumawa ako ng mga pag-aayos sa isang paraan na kapag ang likaw ay napasigla, sinasalungat nito o itinutulak ang pang-akit kasama ang segment. Ngunit kapag ang coil ay de-energized, ang magnet ay naaakit sa core ng electromagnet at sa gayon ang segment ay bumalik sa kanyang orihinal na posisyon. Malinaw, hindi ito gagana dahil walang core sa PCB coil. Talagang mayroon akong isang coil na may butas sa gitna para sa core ngunit hindi ito gumana.

Nang walang core, ang segment ay mananatili sa bago nitong posisyon kahit na ang coil ay de-energized. Upang maibalik ang segment sa orihinal na posisyon nito, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng likaw ay dapat na baligtad na siya namang magpapitik ng mga poste at sa oras na ito ay akitin ang pang-akit.

Hakbang 2: Mga Pangunahing Kaalaman sa H-Bridge

Ang baligtad ng kasalukuyang kinakailangan ay nakamit gamit ang isang circuit na binubuo ng 4 na switch na nakaayos sa hugis ng malaking titik H at samakatuwid ang pangalang H-Bridge. Ito ay karaniwang ginagamit upang baligtarin ang direksyon ng pag-ikot ng isang DC motor.

Ang isang tipikal na pag-aayos ng H-tulay ay ipinapakita sa unang larawan. Ang load / motor (o PCB coil sa aming kaso) ay nakalagay sa pagitan ng dalawang mga binti tulad ng ipinakita.

Kung ang mga switch ng S1 at S4 ay sarado, ang kasalukuyang daloy tulad ng nakikita sa ika-3 larawan, at kapag ang mga switch ng S2 at S3 ay sarado, ang kasalukuyang daloy sa kabaligtaran na direksyon tulad ng nakikita sa ika-4 na larawan.

Dapat mag-ingat na ang switch S1 at S3 o S2 at S4 ay hindi kailanman sarado tulad ng ipinakita. Ang paggawa nito ay maikli ang supply ng kuryente at maaaring makapinsala sa mga switch.

Itinayo ko ang eksaktong circuit na ito sa isang breadboard gamit ang 4 na mga pindutan ng push bilang switch at isang motor bilang isang pagkarga. Ang baligtad ng direksyon ng pag-ikot ay nagpapatunay na ang direksyon ng kasalukuyang ay nabaligtad din. Malaki!

Ngunit hindi ko nais na umupo doon at manu-manong itulak ang mga pindutan. Gusto kong gawin ng isang microcontroller ang trabaho para sa akin. Upang praktikal na maitayo ang circuit na ito, maaari naming gamitin ang MOSFETs bilang switch.

Hakbang 3: Maliliit na H-Bridges

Ang bawat segment ay mangangailangan ng 4 MOSFETs. Tulad ng maaaring naiisip mo, ang control circuit ay magiging napakalaking para sa 7 mga segment kasama ang ilang iba pang mga komplimentaryong sangkap upang himukin ang gate ng bawat MOSFET na sa kalaunan ay natalo ang aking hangarin na gawing mas maliit ang display.

Maaari kong gamitin ang mga bahagi ng SMD ngunit magiging malaki at kumplikado pa rin ito. Mas madali sana kung mayroong isang nakatuong IC. Kamusta sa PAM8016, isang IC na may lahat ng naunang nabanggit na mga sangkap sa isang 1.5 x 1.5mm maliit na maliit na pakete!

Sa pamamagitan ng pagtingin sa functional diagram ng pag-andar nito sa datasheet, makikita natin ang H-bridge, mga driver ng gate kasama ang maikling proteksyon ng circuit at thermal shutdown. Ang direksyon ng kasalukuyang sa pamamagitan ng likaw ay maaaring makontrol sa pamamagitan ng pagbibigay lamang ng dalawang mga input sa maliit na tilad. Ang sweet!

Ngunit may isang problema. Ang paghihinang ng isang maliit na maliit na maliit na maliit ay magiging isang bangungot para sa isang tao na ang karanasan lamang sa pag-solder ng reflow ay ilang mga LED at resistor. Gumagamit din iyon ng bakal! Ngunit nagpasya akong bigyan ito ng isang shot pa rin.

Bilang kahalili, natagpuan ko ang DRV8837, na gumagawa ng parehong bagay ngunit medyo mas malaki. Habang nagpatuloy ako sa paghahanap ng mas maraming mga alternatibong madaling mag-solder sa LCSC, napag-alaman ko ang FM116B na muli ang parehong bagay ngunit may mas kaunting output na kuryente at sa isang SOT23 na pakete na maaaring maging hand solder. Sa kasamaang palad, kalaunan natuklasan ko na hindi ko magawang mag-order nito dahil sa mga isyu sa pagpapadala.

Hakbang 4: Paggawa ng Mga Breakout Board

Bago ipatupad ang mga IC sa huling PCB, nais kong subukan muna kung makokontrol ko ang mga segment tulad ng ninanais. Tulad ng nakikita mo, ang mga IC ay hindi magiliw sa breadboard at ang aking mga kasanayan sa paghihinang ay hindi gaanong mahusay na maghinang ng mga wire na tanso nang direkta dito. Iyon ang dahilan kung bakit napagpasyahan kong gumawa ng isang breakout board dahil hindi sila madaling magagamit sa merkado. Ang isang breakout board ay "sumisira" ng mga pin ng IC papunta sa isang naka-print na circuit board na mayroong sariling mga pin na spaced perpekto para sa isang solderless breadboard, na nagbibigay sa iyo ng madaling pag-access upang magamit ang IC.

Ang isang pagtingin sa datasheet ay makakatulong sa pagpapasya kung aling mga pin ang dapat na masira. Halimbawa, sa kaso ng DRV8837:

• Ang IC ay may dalawang mga pin para sa power supply, isa para sa load / motor (VM) at isa pa para sa lohika (VCC). Dahil gagamit ako ng 5V para sa pareho, ikonekta ko ang dalawang mga pin na magkasama.
• Susunod ay ang nS Sleep pin. Ito ay isang aktibong mababang pin ibig sabihin, ang pagkonekta nito sa GND ay maglalagay ng IC sa mode na pagtulog. Nais kong maging aktibo ang IC sa lahat ng oras at sa gayon ay permanenteng ikonekta ko ito sa 5V.
• Ang mga input ay may panloob na resistors na pull-down. Kaya hindi na kailangang ibigay ang mga nasa pisara.
• Sinabi din ng datasheet na maglagay ng isang 0.1uF bypass capacitor sa mga pin na VM at VCC.

Isinasaalang-alang ang mga puntos sa itaas, nag-disenyo ako ng isang breakout board para sa mga IC sa KiCad at ipinadala ang mga Gerber file sa JLCPCB para sa katha ng PCB at Stencil. Mag-click dito upang i-download ang mga Gerber file.

Hakbang 5: Pagkontrol sa isang Segment

Kapag natanggap ko ang aking mga PCB at stencil mula sa JLCPCB, binuo ko ang board. Ito ang aking unang pagkakataon gamit ang isang stencil at paghihinang na maliliit na IC. Tumawid ang mga daliri! Gumamit ako ng telang bakal bilang isang hotplate upang maipakita ang solder paste.

Ngunit gaano man ako sumubok laging may isang solder bridge sa ilalim ng PAM8016. Sa kasamaang palad, ang DRV8837 ay isang tagumpay sa unang pagsubok!

Susunod ay upang masubukan kung makontrol ko ang segment. Ayon sa datasheet ng DRV8837, kailangan kong magbigay ng TAAS o LOW sa mga pin na IN1 at IN2. Kapag IN1 = 1 & IN2 = 0, kasalukuyang dumadaloy sa isang direksyon at kapag IN1 = 0 & IN2 = 1, kasalukuyang dumadaloy sa tapat ng direksyon. Gumagana siya!

Ang pag-setup sa itaas ay nangangailangan ng dalawang mga input mula sa isang microcontroller at 14 na input para sa isang kumpletong display. Dahil ang dalawang mga input ay palaging kinumpleto ng bawat isa ibig sabihin kung ang IN1 ay Mataas pagkatapos ang IN2 ay mababa at kabaligtaran, sa halip na magbigay ng dalawang magkakahiwalay na mga input, maaari kaming direktang magpadala ng isang senyas (1 o 0) sa isang input habang ang iba pang input ay ibinigay matapos na dumaan sa isang HINDI gate na invert ito. Sa ganitong paraan, makokontrol namin ang segment / coil gamit lamang ang isang input na katulad ng isang normal na 7 segment na display. At ito ay gumana tulad ng inaasahan!

Hakbang 6: Ano ang Susunod?

Kaya't ito lang sa ngayon! Ang susunod at pangwakas na hakbang ay upang pagsamahin ang 7 coil at ang mga driver ng H-Bridge (DRV8837) na magkasama sa isang solong PCB. Kaya't manatiling nakatutok para doon! Ipaalam sa akin ang iyong mga saloobin at mungkahi sa mga puna sa ibaba.

Salamat sa pagdikit hanggang sa huli. Inaasahan kong lahat kayo ay nagmamahal sa proyektong ito at may natutunan na bago ngayon. Mag-subscribe sa aking YouTube channel para sa mas maraming mga nasabing proyekto.