Autoservice-mekona.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое подключение мост для двигателя постоянного тока

H-мост (Troyka-модуль): инструкция, схемы и примеры использования

H-мост (Troyka-модуль) служит для управления скоростью и направлением вращения коллекторных моторов в компактных проектах.

Видеообзор

Принцип работы H-моста

Термин «H-мост» появился благодаря графическому изображению этой схемы, напоминающему букву «Н». H-мост состоит из 4 ключей. В зависимости от текущего состояние переключателей возможно разное состояние мотора.

S1S2S3S4Результат
11Мотор крутится вправо
11Мотор крутится влево
Свободное вращение мотора
11Мотор тормозится
11Мотор тормозится
11Короткое замыкание источника питания
11Короткое замыкание источника питания

Подключение и настройка

H-мост (Troyka-модуль) общается с управляющей электроникой по 2 сигнальным проводам D и E — скорость и направления вращения двигателя.

Мотор подключается к клеммам M+ и M— . А источник питания для мотора подключается своими контактами к колодкам под винт P . Положительный контакт источника питания подключается к контакту P+, а отрицательный — к контакту P— .

При подключении к Arduino или Iskra JS удобно использовать Troyka Shield. С Troyka Slot Shield можно обойтись без лишних проводов.

Примеры работы

Приступим к демонстрации возможностей. Схема подключения — на картинке выше. Управляющая плата запитана через USB или внешний разъём питания.

Примеры для Arduino

Для начала покрутим мотор в течении трёх секунд в одну, а затем другую сторону.

Усовершенствуем эксперимент: заставим мотор плавно разгоняться до максимума и останавливаться в одном направлении, а затем в другом.

Пример для Iskra JS

Элементы платы

Драйвер двигателей

Драйвер моторов TB6612FNG — это сборка из двух H-полумостов. В нашем модуле мы запараллели оба канала микросхемы H-моста для компенсации нагрева.

Нагрузка

В качестве нагрузки для модуля H-мост(Troyka модуль) рациональнее всего использовать коллекторный мотор, так как есть смысл и потребность менять направления вращения двигателя. Если у вас иная нагрузка, используйте силовой ключ или реле.

Мотор подключается своими контактами к колодкам под винт M— и M+ . Полярность в данном случае неважна, так она влияет на направления вращения вала и её можно изменять программно.

Питание нагрузки

Источник питания для мотора (силовое питание) подключается своими контактами к колодкам под винт P . Положительный контакт источника питания подключается к контакту P+ , а отрицательный — к контакту P- . Напряжение питания моторов должно быть в пределах 3–12 В постоянного тока.

Контакты подключения трёхпроводных шлейфов

Джампер объединения питания

Силовое питание можно также подключать через пины V2 и G из второй группы Troyka-контактов. Для этого установите джампер объединения питания V2=P+ . При этом подключать питание к контактам P+ и P- уже не нужно.

Внимание! Джампер объединения питания связывает пины V2 с клеммником P+ внешнего питания. Если вы не уверены в своих действиях или боитесь подать слишком высокое напряжение с клемм H-моста на управляющую плату, не ставьте этот джампер!

Данный джампер будет полезен при установке H-моста на Troyka Slot Shield в пины поддерживающие V2 .

Например, если на плату подаётся 12 В через разъём внешнего питания, то установив джампер на Troyka Slot Shield в положение V2-VIN вы получите напряжение 12 В и на ножке V2 H-моста. Эти 12 В можно направить на питание нагрузки — просто установите джампер V2=P+ на H-мосте.

Световая индикация

Сдвоенный светодиод индикации скорости и направления вращения на плате.

При высоком логическом уровне на пине управления направлением вращения E , индикатор светится красным светом. При низком уровне — зелёным.

Чем выше скорость вращения двигателя, тем ярче горит зелёный либо красный светодиод.

Обвязка для согласования уровней напряжения

Необходима для сопряжения устройств с разными напряжениями логических уровней.

Драйвер шагового двигателя и двигателя постоянного тока L298N и Arduino

Модуль L298N H-bridge можно использовать для двигателей, напряжение питания которых находится в диапазоне от 5 до 35 вольт.

Кроме того, на многих подобных платах есть встроенный 5В регулятор, который дает возможность запитывать ваши устройства.

Подключение модуля L298N

Прежде чем перейти к управлению двигателем постоянного тока и шаговым двигателем, разберемся с подключением модуля L298N (даташит, техническая информация от производителя).

Ссылки для заказа необходимого оборудования из Китая

  • КУПИТЬ цифровой датчик температуры DS18B20;
  • КУПИТЬ Arduino Uno R3;

Ниже приведены разъяснения к рисунку.

  1. Для двигателя постоянного тока 1 “+” или для шагового двигателя A+
  2. Для двигателя постоянного тока 1 “-” или для шагового двигателя A-
  3. Коннектор на 12 вольт. Снимите его, если используете напряжение питания больше 12 вольт.
  4. Питания вашего двигателя обеспечивается с этого выхода. Максимальное напряжение питания постоянным током 35 вольт. Если напряжение больше 12 вольт, разомкните контакты на 3 коннекторе.
  5. GND — земля.
  6. Питание 5 вольт, если коннектор на 12 вольт замкнут. Идеально для питания Arduino и т.п.
  7. Коннектор для двигателя постоянного тока 1. Можно подключить к ШИМ-выходу для управления скоростью двигателя постоянного тока.
  8. IN1.
  9. IN2.
  10. IN3.
  11. IN4.
  12. Коннектор для двигателя постоянного тока 2. В случае использования шагового двигателя, подключать сюда ничего не надо. Можно подключить к ШИМ-выходу для управления скоростью двигателя постоянного тока.
  13. Двигатель постоянного тока 2 “+” или шаговый двигатель B+.
  14. Двигатель постоянного тока 2 “-” или шаговый двигатель B-.

L298N, Arduino и двигатель постоянного тока

Данный модуль дает возможность управлять одним или двумя двигателями постоянного тока. Для начала, подключите двигатели к пинам A и B на контроллере L298N.

Если вы используете в проекте несколько двигателей, убедитесь, что у них выдержана одинаковая полярность при подключении. Иначе, при задании движения, например, по часовой стрелке, один из них будет вращаться в противоположном направлении. Поверьте, с точки зрения программирования Arduino это неудобно.

После этого подключите источник питания. Плюс — к четвертому пину на L298N, минус (GND) — к 5 пину. Если ваш источник питания до 12 вольт, коннектор, отмеченный 3 на рисунке выше, можно оставить. При этом будет возможность использовать 5 вольтовый пин 6 с модуля.

Данный пин можно использовать для питания Arduino. При этом не забудьте подключить пин GND с микроконтроллера к 5 пину на L298N для замыкания цепи. Теперь вам понадобится 6 цифровых пинов на Arduino. Причем некоторые пины должны поддерживать ШИМ-модуляцию.

ШИМ-пины обозначены знаком “

” рядом с порядковым номером.

Теперь подключите цифровые пины Arduino к драйверу. В нашем примере два двигателя постоянного тока, так что цифровые пины D9, D8, D7 и D6 будут подключены к пинам IN1, IN2, IN3 и IN4 соответственно. После этого подключите пин D10 к пину 7 на L298N (предварительно убрав коннектор) и D5 к пину 12 (опять таки, убрав коннектор).

Направление вращения ротора двигателя управляется сигналами HIGH или LOW на каждый привод (или канал). Например, для первого мотора, HIGH на IN1 и LOW на IN2 обеспечит вращение в одном направлении, а LOW и HIGH заставит вращаться в противоположную сторону.

При этом двигатели не будут вращаться, пока не будет сигнала HIGH на пине 7 для первого двигателя или на 12 пине для второго. Остановить их вращение можно подачей сигнала LOW на те же указанные выше пины. Для управления скоростью вращения используется ШИМ-сигнал.

Скетч приведенный ниже, отрабатывает в соответствии со схемой подключения, которую мы рассматривали выше. Двигатели постоянного тока и Arduino питаются от внешнего источника питания.

// подключите пины контроллера к цифровым пинам Arduino

Драйверы

Драйвер двигателя выполняет крайне важную роль в проектах, в которых используются двигатели постоянного тока или шаговые двигатели. C помощью такого модуля можно создавать мобильных роботов, автономные автомобили и иные электронные устройства с механическими модулями. Сейчас мы рассмотрим подключение драйверов двигателей к Arduino.

Использование драйверов двигателей в проектах

Как известно, контроллер Arduino имеет существенные ограничения по силе тока присоединенной к ней нагрузки. Для платы это 800 mA, а для каждого отдельного вывода — и того меньше, 40mA. Мы не можем подключить напрямую к контроллеру даже самый маленький двигатель постоянного тока. Любой из этих двигателей в момент запуска или остановки создаст пиковые броски тока, превышающие этот предел.
Как же тогда подключить двигатель к Arduino, да так, чтобы можно было управлять направлением и скоростью вращения двигателя?
В этом нам поможет специальная схема подключения, называемая H-мостом, с помощью которой мы можем изменять направление и скорость вращения двигателя. Но собирать ее не нужно, так как уже существуют модули с использованием Н-моста, которые могут управлять сразу двумя двигателями постоянного тока.

Принцип действия H-моста

H-мост является электронной схемой, которая состоит из четырех ключей с нагрузкой. Он служит для управления скоростью и направлением вращения двигателей. Название моста появилось из напоминающей букву H конфигурации схемы.

В зависимости от текущего состояния переключателей возможно разное состояние мотора.

Какие бывают драйверы двигателя?

На данный момент распространены три разновидности драйверов:

1. На микросхемах 9110S.
Двухканальный драйвер, к которому можно подключить 2 двигателя или четырехпроводной двухфазный шаговый двигатель. Устройство часто используется из-за своей невысокой стоимости. Драйвер используется только для изменения направления вращения, менять скорость он не может. Питание для двигателей от 2,5В до 12В.

2. На микросхеме L293D.
Этот модуль на микросхеме L293D является самым популярным драйвером для работы с двигателями. L293D более мощный, чем его предшественник, и может не только изменять направление вращения, но скорость. Рабочее напряжение двигателей от 5В до 36 В, рабочий ток достигает 600 мА. На двигатель L293D может подавать максимальный ток в 1,2А.

3. На микросхеме L298D.
Это самый мощный модуль для управления направления и скорости вращения двигателей. При помощи одной платы L298N можно управлять сразу двумя двигателями. Наибольшая нагрузка, которую обеспечивает микросхема, достигает 2А на каждый двигатель. Если подключить двигатели параллельно, это значение можно увеличить до 4А. Рабочее напряжение двигателей от 5В до 36В.

Русские Блоги

ШИМ привод МОП трубка H мостовая схема

H-мост представляет собой типичную схему управления двигателем постоянного тока, поскольку его форма напоминает букву H, он называется «H-мост». Четыре транзистора составляют четыре вертикальные ветви H, а двигатель — горизонтальная полоса в H (примечание: на рисунке показана только принципиальная схема, а не полная принципиальная схема, на которой схема управления транзистором не показана).

Принцип движения Н-моста

1) Моторный привод

Прежде всего, однокристальный микрокомпьютер может выводить сигналы постоянного тока, но его управляющая способность также ограничена, поэтому однокристальный микрокомпьютер обычно выдает управляющие сигналы, возбуждает большие силовые трубки, такие как трубки Mos, для генерации больших токов для привода двигателя, и размер рабочего цикла можно управлять. Микросхема контролирует равномерное напряжение, подаваемое на двигатель, для достижения цели регулирования скорости. Привод двигателя в основном использует N-канальный МОП-транзистор для построения цепи управления мостом H. Мост H является типичной цепью управления двигателем постоянного тока. Поскольку его схема напоминает букву H, он называется «H-мост». Четыре переключателя составляют четыре вертикальных ножки H, а двигатель — горизонтальная полоса в H. Для запуска двигателя необходимо включить по диагонали пару переключателей и управлять двигателем вперед и назад в разных направлениях тока. Схема подключения показана на рисунке.

2) принцип управления H-мостом

В практической схеме возбуждения для удобного управления переключателем обычно используется аппаратная схема.Плата управления электродвигателем в основном использует две микросхемы управления, одна — полноприводной HIP4082, другая — полумост, приводящий в действие IR2104, и полумостовая схема состоит из двух труб MOS. Колебания, полная мостовая схема представляет собой колебание, состоящее из четырех труб MOS. Среди них микросхема драйвера полумоста IR2104 может управлять как высокопроизводительными, так и низкоуровневыми N-канальными MOSFET, может обеспечивать больший ток возбуждения затвора и имеет такие функции, как аппаратное время простоя и аппаратная защита от запирания. Использование двух микросхем драйвера полумоста IR2104 может сформировать полную схему драйвера H-моста двигателя постоянного тока, а IR2104 имеет низкую цену, полные функции и относительно низкую выходную мощность по сравнению с HIP4082. Этот план использует больше.

Кроме того, поскольку схема возбуждения может генерировать большой ток перезарядки, чтобы избежать воздействия на один чип, лучше всего использовать изолирующий чип для изоляции. Существует много способов выбора изолирующего чипа, такого как 2801 и т. Д. Эти чипы часто используются в качестве драйверов шины управления. Чтобы улучшить способность к вождению, после выполнения определенных условий выходной сигнал совпадает с входным, и односторонняя передача данных может быть остановлена, то есть сигнал одиночного чипа может достигнуть управляющего чипа, и обратное направление невозможно.

Принципиальная схема электропривода двигателя H-Bridge для труб MOS

1) Типичная цепь управления двигателем постоянного тока с м-трубкой H-bridge

Схема получила свое название от «схемы привода H-моста», потому что ее форма напоминает букву H. Четыре транзистора образуют четыре вертикальные ветви H, а двигатель — горизонтальная полоса в H (примечание: рисунок 1 и следующие две фигуры являются только схемами, а не неповрежденными принципиальными схемами, на которых схема управления транзистором не изображена) ,

Как показано на рисунке, схема привода двигателя H-моста включает в себя 4 транзистора и двигатель. Для запуска двигателя необходимо включить пару транзисторов по диагонали. В зависимости от условий проводимости различных пар транзисторов ток может протекать через двигатель слева направо или справа налево, тем самым управляя рулевым управлением двигателя.

Для запуска двигателя необходимо включить пару транзисторов по диагонали. Например, как показано на рисунке 2, когда трубки Q1 и Q4 включены, ток течет от положительного полюса источника питания через Q1 слева направо через двигатель, а затем обратно к отрицательному полюсу источника питания через Q4. Как показано стрелкой тока на рисунке, этот текущий ток будет приводить двигатель в движение по часовой стрелке. Когда транзисторы Q1 и Q4 включены, ток будет течь слева направо через двигатель, тем самым приводя двигатель в движение в определенном направлении (стрелки вокруг двигателя указывают направление по часовой стрелке).

На рисунке 3 показана другая пара транзисторов Q2 и Q3, ток которых будет проходить справа налево через двигатель. Когда транзисторы Q2 и Q3 включены, ток будет течь справа налево через двигатель, тем самым приводя двигатель в движение в другом направлении (стрелки вокруг двигателя указаны в направлении против часовой стрелки).

2) Включить логику управления и направления

При управлении двигателем важно убедиться, что два транзистора на одной стороне Н-моста не являются проводящими одновременно. Если транзисторы Q1 и Q2 включены одновременно, то ток будет проходить от положительного электрода через два транзистора непосредственно к отрицательному электроду. В это время в цепи отсутствует нагрузка, кроме триода, поэтому ток в цепи может достигать максимального значения (этот ток ограничен только характеристиками источника питания) или даже перегорать триод. Исходя из вышеуказанных причин, в практической схеме управления обычно используется аппаратная схема для удобного управления переключателем транзистора.

Улучшенная схема добавляет 4 вентиля И и 2 НЕ к базовой схеме H-моста. Четыре логических элемента И соединены с одним и тем же пилотным сигналом «включения», так что этот один сигнал может управлять переключателем всей цепи. Два вентиля НЕ обеспечивают направление потери людей, что может гарантировать, что только один транзистор может быть включен на одном участке H-моста в любое время. (Как показано на предыдущем рисунке в этом разделе, рисунок 4 не является полной принципиальной схемой, особенно, если логический элемент И и транзистор напрямую связаны на рисунке, он не будет работать должным образом)

При использовании вышеуказанного метода управление двигателем необходимо осуществлять только с помощью трех сигналов: двух сигналов направления и одного сигнала включения. Если сигнал DIR-L равен 0, сигнал DIR-R равен 1, а сигнал разрешения равен 1, то транзисторы Q1 и Q4 включаются, и ток течет через двигатель слева направо (как показано на рисунке 5); если DIR-L Сигнал становится равным 1, а сигнал DIR-R становится равным 0, затем включаются Q2 и Q3, и ток протекает через двигатель в обратном направлении.

На практике использование дискретных компонентов для изготовления H-мостов занимает очень много времени. К счастью, сегодня на рынке имеется множество интегрированных интегральных микросхем H-мостов, которые можно использовать при подключении к питанию, двигателю и сигналам управления. При номинальном напряжении и токе Внутреннее использование очень удобно и надежно. Схема привода Н-моста с двумя дискретными компонентами:

Читать еще:  Центробежное сцепление для двигателя лифан своими руками
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector