Küçük H-Köprü Sürücüleri - Temel Bilgiler: 6 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:16

Merhaba ve başka bir Eğitilebilir Dosyaya tekrar hoş geldiniz! Bir öncekinde, bir python betiği kullanarak KiCad'de nasıl bobin oluşturduğumu göstermiştim. Ardından, hangisinin en iyi sonucu verdiğini görmek için birkaç bobin çeşidi oluşturup test ettim. Amacım Mekanik 7-segment Ekrandaki devasa elektromıknatısları PCB bobinleri ile değiştirmek.

Bu Eğitilebilir Kitapta, bir H köprüsünün temellerini ele alacağım ve size segmentleri kontrol etmek için nasıl kullanacağımı göstereceğim. Son olarak, sizi piyasada bulunan küçük paketlerdeki bazı H-köprülerle tanıştıracağım.

Başlayalım

Adım 1: Plan

Orijinal yapıda, bobine enerji verildiğinde, mıknatısı segmentle birlikte itecek veya itecek şekilde düzenlemeler yapmıştım. Ancak bobinin enerjisi kesildiğinde, mıknatıs elektromıknatısın çekirdeğine çekilir ve böylece segment orijinal konumuna geri döner. Açıkçası, PCB bobininde çekirdek olmadığı için bu işe yaramayacak. Aslında çekirdek için ortasında bir delik olan bir bobinim vardı ama işe yaramadı.

Çekirdek olmadan, bobinin enerjisi kesilse bile segment yeni konumunda kalacaktır. Segmenti orijinal konumuna geri getirmek için, bobinden geçen akımın ters çevrilmesi gerekir ki bu da kutupları çevirecek ve bu sefer mıknatısı çekecektir.

2. Adım: H-Bridge'in Temelleri

Gereken akımın tersine çevrilmesi, büyük harf H şeklinde düzenlenmiş 4 anahtardan oluşan bir devre kullanılarak elde edilir ve dolayısıyla H-Bridge adı verilir. Bu en yaygın olarak bir DC motorun dönüş yönünü tersine çevirmek için kullanılır.

1. resimde tipik bir H-köprü düzenlemesi gösterilmektedir. Yük/motor (veya bizim durumumuzda PCB bobini) gösterildiği gibi iki bacak arasına yerleştirilir.

S1 ve S4 anahtarları kapalı ise 3. resimde görüldüğü gibi akım, S2 ve S3 anahtarları kapatıldığında 4. resimde görüldüğü gibi akım ters yönde akar.

S1 ve S3 veya S2 ve S4 anahtarlarının gösterildiği gibi asla kapatılmamasına dikkat edilmelidir. Bunu yapmak güç kaynağını kısa devre yapacak ve anahtarlara zarar verebilir.

Bu tam devreyi, anahtar olarak 4 basma düğmesi ve yük olarak bir motor kullanarak bir devre tahtası üzerinde kurdum. Dönme yönünün tersine çevrilmesi, akım yönünün de tersine döndüğünü onaylar. Harika!

Ama orada oturup düğmelere manuel olarak basmak istemiyorum. İşi benim için yapacak bir mikrodenetleyici istiyorum. Bu devreyi pratik olarak kurmak için MOSFET'leri anahtar olarak kullanabiliriz.

3. Adım: Minik H-Köprüler

Her segment 4 MOSFET gerektirecektir. Tahmin edebileceğiniz gibi, kontrol devresi, her bir MOSFET'in kapısını sürmek için diğer bazı tamamlayıcı bileşenlerle birlikte 7 segment için oldukça büyük olacak ve bu da sonunda ekranı küçültme amacımı boşa çıkaracak.

SMD bileşenlerini kullanabilirdim ama yine de büyük ve karmaşık olurdu. Özel bir IC olsaydı çok daha kolay olurdu. 1,5 x 1,5 mm'lik küçük bir pakette daha önce bahsedilen tüm bileşenlere sahip bir IC olan PAM8016'ya merhaba deyin!

Veri sayfasındaki fonksiyonel blok şemasına bakarak H köprüsünü, kapı sürücülerini kısa devre koruması ve termal kapatma ile görebiliriz. Bobinden geçen akımın yönü, çipe sadece iki giriş sağlanarak kontrol edilebilir. Tatlı!

Ama bir sorun var. Bu kadar küçük bir çipi lehimlemek, yeniden akış lehimleme ile tek deneyimi birkaç LED ve direnç olan bir kişi için bir kabus olacaktır. Bu da bir demir kullanarak! Ama yine de denemeye karar verdim.

Alternatif olarak, aynı şeyi yapan ancak biraz daha büyük olan DRV8837'yi buldum. LCSC'de daha kolay lehimlenebilir alternatifler aramaya devam ederken, yine aynı şey olan ancak daha az güç çıkışı olan ve elle lehimlenebilen bir SOT23 paketinde FM116B ile karşılaştım. Ne yazık ki, daha sonra nakliye sorunları nedeniyle sipariş edemediğimi öğrendim.

Adım 4: Breakout Panoları Yapma

IC'leri son PCB'ye uygulamadan önce, segmentleri istediğim gibi kontrol edip edemediğimi test etmek istedim. Gördüğünüz gibi, IC'ler devre tahtası dostu değil ve ayrıca lehimleme becerilerim bakır telleri doğrudan lehimlemek için o kadar iyi değil. Bu yüzden piyasada hazır olmadığı için bir koparma tahtası yapmaya karar verdim. Bir devre kartı, IC'nin pinlerini, lehimsiz bir devre tahtası için mükemmel bir şekilde yerleştirilmiş kendi pinleri olan bir baskılı devre kartına “kırar” ve IC'yi kullanmanıza kolay erişim sağlar.

Veri sayfasına bir bakış, hangi pinlerin kırılması gerektiğine karar vermede yardımcı olur. Örneğin, DRV8837 durumunda:

• IC, güç kaynağı için biri yük/motor (VM) ve diğeri mantık (VCC) için olmak üzere iki pime sahiptir. Her ikisi için de 5V kullanacağım için iki pini birbirine bağlayacağım.
• Sonraki nSleep pinidir. Aktif bir düşük pindir, yani onu GND'ye bağlamak IC'yi uyku moduna geçirir. IC'nin her zaman aktif olmasını istiyorum ve bu yüzden onu kalıcı olarak 5V'a bağlayacağım.
• Girişlerde dahili aşağı çekme dirençleri bulunur. Yani bunları tahtada sağlamaya gerek yok.
• Veri sayfası ayrıca VM ve VCC pinlerine 0.1uF baypas kapasitörü koymayı söylüyor.

Yukarıdaki noktaları göz önünde bulundurarak KiCad'deki IC'ler için bir devre kartı tasarladım ve Gerber dosyalarını PCB ve Stencil üretimi için JLCPCB'ye gönderdim. Gerber dosyalarını indirmek için buraya tıklayın.

Adım 5: Bir Segmenti Kontrol Etme

PCB'lerimi ve şablonumu JLCPCB'den aldıktan sonra kartı monte ettim. Bu benim ilk kez bir şablon kullanarak ve küçük IC'leri lehimlememdi. Parmaklar geçti! Lehim pastasını yeniden akıtmak için ocak gözü olarak bir bez ütü kullandım.

Ama ne kadar denesem de PAM8016'nın altında her zaman bir lehim köprüsü vardı. Neyse ki, DRV8837 ilk denemede başarılı oldu!

Sıra, segmenti kontrol edip edemediğimi test etmek. DRV8837'nin veri sayfasına göre, IN1 ve IN2 pinlerine YÜKSEK veya DÜŞÜK sağlamam gerekiyor. IN1 = 1 & IN2 = 0 olduğunda akım bir yönde akar ve IN1 = 0 & IN2 = 1 olduğunda akım zıt yönde akar. İşe yarıyor!

Yukarıdaki kurulum, bir mikro denetleyiciden iki giriş ve tam bir ekran için 14 giriş gerektirir. İki giriş her zaman birbirini tamamladığı için, yani IN1 YÜKSEK ise IN2 DÜŞÜK ve tam tersi, iki ayrı giriş vermek yerine, diğer giriş verilirken bir girişe doğrudan bir sinyal (1 veya 0) gönderebiliriz. onu tersine çeviren bir NOT kapısından geçtikten sonra. Bu şekilde, normal 7 segmentli bir ekranla aynı olan tek bir giriş kullanarak segmenti/bobini kontrol edebiliriz. Ve beklendiği gibi çalıştı!

Adım 6: Sırada Ne Var?

Yani şimdilik bu kadar! Sonraki ve son adım, 7 bobini ve H-Bridge sürücülerini (DRV8837) tek bir PCB üzerinde birleştirmek olacaktır. Bunun için takipte kalın! Aşağıdaki yorumlarda düşüncelerinizi ve önerilerinizi bana bildirin.

Sonuna kadar bağlı kaldığınız için teşekkür ederiz. Umarım hepiniz bu projeyi seversiniz ve bugün yeni bir şey öğrenirsiniz. Bu tür projeler için YouTube kanalıma abone olun.