Sīkie H tilta draiveri - Pamati: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Labdien un laipni lūdzam atpakaļ citā Instructable! Iepriekšējā es jums parādīju, kā es izveidoju spoles KiCad, izmantojot python skriptu. Tad es izveidoju un pārbaudīju dažas spoļu variācijas, lai redzētu, kura no tām darbojas vislabāk. Mans mērķis ir nomainīt milzīgos elektromagnētus mehāniskajā 7 segmentu displejā ar PCB spolēm.

Šajā pamācībā es apskatīšu H-tilta pamatus un parādīšu, kā es to izmantošu, lai kontrolētu segmentus. Visbeidzot, es jūs iepazīstināšu ar dažiem H-tiltiem mazos iepakojumos, kas pieejami tirgū.

Sāksim

1. solis: plāns

Sākotnējā konstrukcijā es biju izkārtojis tā, lai tad, kad spole saņem enerģiju, tā pretojas vai spiež magnētu kopā ar segmentu. Bet, kad spole tiek atvienota no strāvas, magnēts tiek piesaistīts elektromagnēta kodolam, un tādējādi segments atgriežas sākotnējā stāvoklī. Skaidrs, ka tas nedarbosies, jo PCB spolē nav kodola. Man faktiski bija viena spole ar caurumu vidū kodolam, bet tas nedarbojās.

Bez serdeņa segments paliks savā jaunajā pozīcijā, pat ja spolei nav sprieguma. Lai segmentu atgrieztu sākotnējā stāvoklī, strāva caur spoli ir jāmaina, kas savukārt apgrieztu polus un šoreiz piesaistītu magnētu.

2. solis: H-Bridge pamati

Nepieciešamās strāvas maiņa tiek panākta, izmantojot ķēdi, kas sastāv no 4 slēdžiem, kas izvietoti ar lielo burtu H un līdz ar to nosaukumu H-Bridge. To visbiežāk izmanto, lai mainītu līdzstrāvas motora rotācijas virzienu.

Tipisks H tilta izkārtojums ir parādīts 1. attēlā. Slodze/motors (vai mūsu gadījumā PCB spole) ir novietots starp abām kājām, kā parādīts attēlā.

Ja slēdži S1 un S4 ir aizvērti, strāva plūst, kā redzams 3. attēlā, un, kad slēdži S2 un S3 ir aizvērti, strāva plūst pretējā virzienā, kā redzams 4. attēlā.

Jārūpējas, lai slēdži S1 un S3 vai S2 un S4 nekad nebūtu aizvērti, kā parādīts attēlā. To darot, tiks īssavienojums un var tikt bojāti slēdži.

Es izveidoju šo precīzo shēmu uz maizes dēļa, izmantojot 4 spiedpogas kā slēdžus un motoru kā slodzi. Rotācijas virziena maiņa apstiprina, ka arī strāvas virziens ir mainījies. Lieliski!

Bet es nevēlos tur sēdēt un manuāli spiest pogas. Es gribu, lai mikrokontrolleris paveic šo darbu manā vietā. Lai praktiski izveidotu šo ķēdi, mēs varam izmantot MOSFET kā slēdžus.

3. solis: sīki H tilti

Katram segmentam būs nepieciešami 4 MOSFET. Kā jūs droši vien varat iedomāties, vadības ķēde kļūs diezgan milzīga 7 segmentiem kopā ar dažiem citiem papildu komponentiem, lai vadītu katra MOSFET vārtus, kas galu galā neļauj sasniegt manu mērķi samazināt displeju.

Es varētu izmantot SMD komponentus, taču tas joprojām būtu liels un sarežģīts. Tas būtu bijis daudz vieglāk, ja būtu īpašs IC. Pasveiciniet PAM8016, IC ar visiem iepriekš minētajiem komponentiem 1,5 x 1,5 mm mazā iepakojumā!

Aplūkojot tā funkcionālo blokshēmu datu lapā, mēs varam redzēt H tiltu, vārtu draiverus, kā arī aizsardzību pret īssavienojumu un termisko izslēgšanu. Strāvas virzienu caur spoli var kontrolēt, mikroshēmā nodrošinot tikai divas ieejas. Mīļi!

Bet ir viena problēma. Šī sīkā mikroshēmas lodēšana būs murgs cilvēkam, kura vienīgā pieredze ar atkārtotu lodēšanu ir dažas gaismas diodes un rezistori. Arī tas, izmantojot gludekli! Bet es tomēr nolēmu pamēģināt.

Kā alternatīvu es atradu DRV8837, kas dara to pašu, bet ir nedaudz lielāks. Kamēr es turpināju meklēt vieglāk lodējamas alternatīvas LCSC, es saskāros ar FM116B, kas atkal ir tas pats, bet ar mazāku jaudu un SOT23 iepakojumā, ko var pat lodēt ar rokām. Diemžēl vēlāk es atklāju, ka nevaru to pasūtīt piegādes problēmu dēļ.

4. solis: izlaušanās dēļu izgatavošana

Pirms IC ieviešanas galīgajā PCB, es vispirms vēlējos pārbaudīt, vai es varu kontrolēt segmentus pēc vēlēšanās. Kā redzat, IC nav piemēroti maizei, un arī manas lodēšanas prasmes nav tik labas, lai lodētu vara vadus tieši pie tā. Tāpēc es nolēmu izveidot izlaušanas dēli, jo tie tirgū nav viegli pieejami. Izlaušanās dēlis “izlauž” IC tapas uz iespiedshēmas plates, kurai ir savas tapas, kas ir ideāli izvietotas bez lodēšanas plātnes, nodrošinot ērtu piekļuvi IC izmantošanai.

Datu lapas apskats palīdz izlemt, kuras tapas ir jāizjauc. Piemēram, DRV8837 gadījumā:

• IC ir divas tapas barošanas avotam, viena slodzei/motoram (VM) un otra loģikai (VCC). Tā kā es izmantošu 5V abiem, es savienošu abas tapas kopā.
• Nākamais ir nSleep pin. Tā ir aktīva zema tapa, t.i., pievienojot to GND, IC tiks ieslēgts miega režīmā. Es vēlos, lai IC būtu aktīvs visu laiku, un tāpēc es to pastāvīgi savienošu ar 5 V.
• Ieejām ir iekšēji nolaižami rezistori. Tāpēc nav nepieciešams nodrošināt tos, kas ir uz tāfeles.
• Datu lapā arī teikts, ka uz tapām VM un VCC jāievieto 0,1uF apvedceļa kondensators.

Paturot prātā iepriekš minētos punktus, es izveidoju KiCad IC sadales paneli un nosūtīju Gerber failus uz JLCPCB PCB un trafaretu izgatavošanai. Noklikšķiniet šeit, lai lejupielādētu Gerber failus.

5. darbība: segmenta kontrole

Kad es saņēmu savus PCB un trafaretu no JLCPCB, es saliku plāksni. Šī bija mana pirmā reize, kad izmantoju trafaretu un lodēju sīkus IC. Turu īkšķus! Es izmantoju auduma gludekli kā sildvirsmu, lai atkārtoti uzpildītu lodēšanas pastu.

Bet neatkarīgi no tā, cik es mēģināju, zem PAM8016 vienmēr bija viens lodēšanas tilts. Par laimi, DRV8837 bija veiksmīgs pirmajā mēģinājumā!

Nākamais ir pārbaudīt, vai es varu kontrolēt segmentu. Saskaņā ar DRV8837 datu lapu man ir jānodrošina HIGH vai LOW tapām IN1 un IN2. Kad IN1 = 1 & IN2 = 0, strāva plūst vienā virzienā, un kad IN1 = 0 & IN2 = 1, strāva plūst pretējā virzienā. Tas strādā!

Iepriekšējai iestatīšanai ir nepieciešamas divas mikrokontrollera ieejas un 14 ieejas pilnam displejam. Tā kā abas ieejas vienmēr papildina viena otru, ti, ja IN1 ir HIGH, tad IN2 ir LOW un otrādi, tā vietā, lai dotu divas atsevišķas ieejas, mēs varētu tieši nosūtīt signālu (1 vai 0) uz vienu ieeju, bet otra ieeja ir dota pēc iziešanas caur NOT vārtiem, kas to apgriež. Tādā veidā mēs varam kontrolēt segmentu/spoli, izmantojot tikai vienu ieeju, kas ir tāda pati kā parastajam 7 segmentu displejam. Un tas strādāja, kā gaidīts!

6. darbība: kas tālāk?

Tātad pagaidām tas ir viss! Nākamais un pēdējais solis būtu apvienot 7 spoles un H-Bridge draiverus (DRV8837) vienā PCB. Tāpēc sekojiet tam! Paziņojiet man savas domas un ieteikumus zemāk esošajos komentāros.

Paldies, ka pieturējāties līdz galam. Es ceru, ka jums visiem patīk šis projekts un šodien uzzinājāt kaut ko jaunu. Abonējiet manu YouTube kanālu, lai iegūtu vairāk šādu projektu.