Pienet H-sillan ohjaimet - Perusteet: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Hei ja tervetuloa takaisin toiseen Instructableen! Edellisessä näytin sinulle, kuinka loin kelat KiCadissa python -komentosarjan avulla. Sitten loin ja testasin muutaman kelan muunnelman nähdäkseni, mikä toimii parhaiten. Tavoitteeni on korvata mekaanisen 7-segmenttinäytön valtavat sähkömagneetit piirilevykelalla.

Tässä Instructable-ohjelmassa käsittelen H-sillan perusteet ja näytän, kuinka käytän sitä segmenttien hallintaan. Lopuksi esitän teille joitain markkinoilla olevia pieniä pakkauksia sisältäviä H-siltoja.

Aloitetaan

Vaihe 1: Suunnitelma

Alkuperäisessä rakenteessa olin tehnyt järjestelyt siten, että kun kela saa jännitteen, se vastustaa tai työntää magneettia segmentin mukana. Mutta kun kela on jännitteettömänä, magneetti vetää puoleensa sähkömagneetin ytimeen ja segmentti palaa alkuperäiseen asentoonsa. On selvää, että tämä ei toimi, koska piirilevykelassa ei ole ydintä. Minulla oli itse asiassa yksi kela, jonka keskellä oli reikä sydämelle, mutta se ei toiminut.

Ilman ydintä segmentti pysyy uudessa asennossaan, vaikka kela on jännitteettömänä. Jotta segmentti saataisiin takaisin alkuperäiseen asentoonsa, käämin läpi kulkeva virta on käännettävä päinvastaiseksi, mikä puolestaan kääntäisi napoja ja tällä kertaa vetäisi magneetin puoleensa.

Vaihe 2: H-Bridgen perusteet

Tarvittavan virran kääntäminen saavutetaan käyttämällä piiriä, joka koostuu neljästä kytkimestä, jotka on järjestetty isolla H-kirjaimella ja siten nimellä H-Bridge. Tätä käytetään yleisimmin DC -moottorin pyörimissuunnan kääntämiseen.

Tyypillinen H-siltajärjestely on esitetty ensimmäisessä kuvassa. Kuorma/moottori (tai meidän tapauksessamme PCB -kela) on sijoitettu kahden jalan väliin kuvan mukaisesti.

Jos kytkimet S1 ja S4 on suljettu, virta kulkee kolmannen kuvan mukaisesti ja kun kytkimet S2 ja S3 suljetaan, virta kulkee vastakkaiseen suuntaan, kuten 4. kuvassa.

On huolehdittava siitä, että kytkimet S1 ja S3 tai S2 ja S4 eivät koskaan sulkeudu kuvan osoittamalla tavalla. Muuten oikosulku virtalähteessä ja vaurioituvat kytkimet.

Rakensin tämän tarkan piirin leipälevylle käyttämällä 4 painikkeita kytkiminä ja moottoria kuormana. Pyörimissuunnan vaihtaminen vahvistaa, että myös virran suunta on kääntynyt. Loistava!

Mutta en halua istua siellä ja painaa manuaalisesti painikkeita. Haluan, että mikrokontrolleri hoitaa homman puolestani. Käytännössä tämän piirin rakentamiseksi voimme käyttää MOSFET -kytkimiä.

Vaihe 3: Pienet H-sillat

Jokainen segmentti vaatii 4 MOSFETia. Kuten luultavasti voitte kuvitella, ohjauspiiristä tulee melko suuri seitsemälle segmentille yhdessä joidenkin muiden lisäkomponenttien kanssa jokaisen MOSFETin portin ajamiseksi, mikä lopulta kumoaa tavoitteeni pienentää näyttöä.

Voisin käyttää SMD -komponentteja, mutta se olisi silti iso ja monimutkainen. Olisi ollut paljon helpompaa, jos siellä olisi oma IC. Sano hei PAM8016, IC, jossa on kaikki edellä mainitut komponentit 1,5 x 1,5 mm: n pienessä pakkauksessa!

Tarkastelemalla sen toiminnallista lohkokaaviota tietolomakkeessa voimme nähdä H-sillan, porttien ohjaimet sekä oikosulkusuojan ja lämpösulkun. Kelan läpi kulkevan virran suuntaa voidaan ohjata syöttämällä vain kaksi tuloa sirulle. Makea!

Mutta on yksi ongelma. Tämän pienen sirun juottaminen on painajainen henkilölle, jonka ainoa kokemus uudelleenjuoksutuksesta on muutama LED ja vastus. Myös rautaa käyttämällä! Mutta päätin silti yrittää.

Vaihtoehtoisesti löysin DRV8837: n, joka tekee saman, mutta on hieman isompi. Vaikka jatkoin helpommin juotettavien vaihtoehtojen etsimistä LCSC: stä, törmäsin FM116B: hen, joka on jälleen sama asia, mutta jolla on vähemmän tehoa ja SOT23-paketissa, joka voidaan jopa käsin juottaa. Valitettavasti myöhemmin huomasin, että en voinut tilata sitä toimitusongelmien vuoksi.

Vaihe 4: Breakout -levyjen tekeminen

Ennen kuin otin IC: t käyttöön viimeisessä piirilevyssä, halusin ensin testata, pystynkö hallitsemaan segmenttejä halutulla tavalla. Kuten näette, IC: t eivät ole leipälautaystävällisiä, eikä myöskään juotostaitoni ole niin hyvä juottaa kuparilankoja suoraan siihen. Siksi päätin tehdä katkaisulaudan, koska niitä ei ole saatavana markkinoilla. Erotuslevy "murtaa" IC: n nastat painetulle piirilevylle, jossa on omat nastansa, jotka on sijoitettu täydellisesti juotonta leipälevyä varten, jolloin saat helpon pääsyn IC: hen.

Tietolomakkeen tarkastelu auttaa päättämään, mitkä nastat tulisi irrottaa. Esimerkiksi DRV8837:

• IC: ssä on kaksi nastaa virtalähteelle, yksi kuormitusta/moottoria (VM) ja toinen logiikkaa (VCC) varten. Koska käytän molemmissa 5 V: n virtaa, yhdistän nämä kaksi nastaa yhteen.
• Seuraava on nSleep -nasta. Se on aktiivinen matala nasta eli sen liittäminen GND: hen asettaa IC: n lepotilaan. Haluan, että IC on aktiivinen koko ajan, joten liitän sen pysyvästi 5 V: iin.
• Tuloissa on sisäiset vedettävät vastukset. Joten niitä ei tarvitse antaa taululle.
• Tietolomake sanoo myös, että 0,1 uF: n ohituskondensaattori asetetaan nastoihin VM ja VCC.

Edellä mainitut seikat pitäen mielessä, suunnittelin KiCadin IC -korteille jakolevyn ja lähetin Gerber -tiedostot JLCPCB: lle PCB- ja stensiilivalmistusta varten. Lataa Gerber -tiedostot napsauttamalla tätä.

Vaihe 5: Segmentin hallinta

Kun olin saanut piirilevyt ja kaavaimen JLCPCB: ltä, kooin levyn. Tämä oli ensimmäinen kerta, kun käytin kaavainta ja juotin pieniä IC: itä. Sormet ristissä! Käytin kangasrautaa keittolevynä juotetahnan täyttämiseen.

Mutta vaikka kuinka yritin, PAM8016: n alla oli aina yksi juotosilta. Onneksi DRV8837 oli menestys ensimmäisellä yrityksellä!

Seuraavaksi on testattava, pystynkö hallitsemaan segmenttiä. DRV8837: n tietolomakkeen mukaan minun on annettava HIGH tai LOW nastoille IN1 ja IN2. Kun IN1 = 1 & IN2 = 0, virta virtaa yhteen suuntaan ja kun IN1 = 0 & IN2 = 1, virta kulkee vastakkaiseen suuntaan. Se toimii!

Yllä oleva asetus vaatii kaksi tuloa mikrokontrollerista ja 14 tuloa täydelliseen näyttöön. Koska kaksi tuloa täydentävät aina toisiaan eli jos IN1 on HIGH, niin IN2 on LOW ja päinvastoin, sen sijaan, että antaisimme kaksi erillistä tuloa, voisimme lähettää suoraan signaalin (1 tai 0) yhdelle tulolle, kun toinen tulo annetaan sen jälkeen, kun se on kulkenut EI -portin läpi, joka kääntää sen. Tällä tavalla voimme ohjata segmenttiä/kelaa käyttämällä vain yhtä tuloa, joka on sama kuin normaali 7 -segmenttinen näyttö. Ja se toimi odotetusti!

Vaihe 6: Mitä seuraavaksi?

Siinä se siis toistaiseksi! Seuraava ja viimeinen vaihe olisi yhdistää 7 kelaa ja H-Bridge-ohjaimet (DRV8837) yhteen PCB: hen. Pysy siis kuulolla sen suhteen! Kerro minulle ajatuksesi ja ehdotuksesi alla olevissa kommenteissa.

Kiitos, että pysyt loppuun asti. Toivottavasti pidätte tästä projektista ja opitte jotain uutta tänään. Tilaa YouTube -kanavani saadaksesi lisää tällaisia projekteja.