సాధారణ h

ప్రారంభంలో మోటారును నడపడం చాలా తేలికైన పని అనిపించవచ్చు - తగిన వోల్టేజ్ రైలు వరకు మోటారును హుక్ చేయండి మరియు అది తిరగడం ప్రారంభిస్తుంది. సర్క్యూట్లో ఇతర భాగాలు ఉన్నప్పుడు మోటారును నడపడానికి ఇది సరైన మార్గం కాదు. DC మోటార్లు - హెచ్-బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్ నడపడానికి సాధారణంగా ఉపయోగించే మరియు సమర్థవంతమైన మార్గాలలో ఒకటి ఇక్కడ చర్చిస్తాము.

మోటార్ డ్రైవింగ్

తక్కువ శక్తి అనువర్తనాల కోసం మీరు అభిరుచి గల సర్కిల్‌లలో కనిపించే అత్యంత సాధారణ మోటారు రకం 3V DC మోటారు క్రింద చూపబడింది. ఈ రకమైన మోటారు రెండు 1.5 వి కణాల నుండి తక్కువ వోల్టేజ్ ఆపరేషన్ కోసం ఆప్టిమైజ్ చేయబడింది.

మరియు దానిని అమలు చేయడం రెండు కణాలకు కనెక్ట్ చేసినంత సులభం - మోటారు తక్షణమే కాల్పులు జరుపుతుంది మరియు బ్యాటరీలు అనుసంధానించబడినంత వరకు నడుస్తుంది. సూక్ష్మ విండ్‌మిల్ లేదా అభిమాని వంటి 'స్టాటిక్' అనువర్తనాలకు ఈ రకమైన సెటప్ మంచిది, రోబోట్‌ల వంటి 'డైనమిక్' అప్లికేషన్ విషయానికి వస్తే, మరింత ఖచ్చితత్వం అవసరం - వేరియబుల్ స్పీడ్ మరియు టార్క్ కంట్రోల్ రూపంలో.

మోటారు అంతటా వోల్టేజ్ తగ్గించడం వేగం తగ్గుతుందని మరియు చనిపోయిన బ్యాటరీ నెమ్మదిగా మోటారుకు దారితీస్తుందని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది, అయితే మోటారు సాధారణ రైలు నుండి ఒకటి కంటే ఎక్కువ పరికరాలకు శక్తినిస్తే, సరైన డ్రైవింగ్ సర్క్యూట్ అవసరం.

ఇది LM317 వంటి వేరియబుల్ లీనియర్ రెగ్యులేటర్ రూపంలో కూడా ఉంటుంది - మోటారు అంతటా వోల్టేజ్ వేగాన్ని పెంచడానికి లేదా తగ్గించడానికి వైవిధ్యంగా ఉంటుంది. మరింత కరెంట్ అవసరమైతే, ఈ సర్క్యూట్‌ను కొన్ని బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్‌లతో తెలివిగా నిర్మించవచ్చు. సెటప్ ఈ రకమైన అతిపెద్ద లోపంగా సామర్థ్యత - కేవలం ఏ ఇతర లోడ్ తో వంటి, ట్రాన్సిస్టర్ అన్ని అవాంఛిత శక్తి వెదజల్లుతుంది.

ఈ సమస్యకు పరిష్కారం PWM అని లేదా విడ్త్ మాడ్యులేషన్ పల్స్ ఒక పద్ధతి. ఇక్కడ, మోటారు సర్దుబాటు చేయగల విధి చక్రంతో చదరపు తరంగంతో నడపబడుతుంది (సిగ్నల్ కాలానికి సమయ నిష్పత్తి). పంపిణీ చేయబడిన మొత్తం శక్తి విధి చక్రానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, మోటారు కాల వ్యవధిలో ఒక చిన్న భాగానికి శక్తినిస్తుంది - కాబట్టి కాలక్రమేణా మోటారుకు సగటు శక్తి తక్కువగా ఉంటుంది. 0% విధి చక్రంతో, మోటారు ఆపివేయబడింది (ప్రస్తుత ప్రవాహం లేదు); 50% విధి చక్రంతో మోటారు సగం శక్తితో నడుస్తుంది (ప్రస్తుత డ్రాలో సగం) మరియు 100% గరిష్ట శక్తిని ప్రస్తుత కరెంట్ డ్రాలో సూచిస్తుంది.

మోటారు హై సైడ్‌ను కనెక్ట్ చేసి, N- ఛానల్ MOSFET తో డ్రైవ్ చేయడం ద్వారా ఇది అమలు చేయబడుతుంది, ఇది PWM సిగ్నల్ ద్వారా మళ్లీ నడపబడుతుంది.

దీనికి కొన్ని ఆసక్తికరమైన చిక్కులు ఉన్నాయి - మోటారు సగటు వోల్టేజ్‌ను మాత్రమే చూస్తుంది కాబట్టి 3 వి మోటారును తక్కువ విధి చక్రం ఉపయోగించి 12 వి సరఫరాను ఉపయోగించి నడపవచ్చు. జాగ్రత్తగా రూపకల్పనతో, ఇది ప్రత్యేక మోటారు విద్యుత్ సరఫరా అవసరాన్ని తొలగిస్తుంది.

మేము మోటారు దిశను తిప్పికొట్టాల్సిన అవసరం ఉంటే? ఇది సాధారణంగా మోటారు టెర్మినల్స్ మార్చడం ద్వారా జరుగుతుంది, అయితే ఇది విద్యుత్తుగా చేయవచ్చు.

దిశలను మార్చడానికి మరొక FET మరియు ప్రతికూల సరఫరాను ఉపయోగించడం ఒక ఎంపిక. దీనికి మోటారు యొక్క ఒక టెర్మినల్ శాశ్వతంగా గ్రౌన్దేడ్ కావాలి మరియు మరొకటి సానుకూల లేదా ప్రతికూల సరఫరాతో అనుసంధానించబడుతుంది. ఇక్కడ, MOSFET లు SPDT స్విచ్ లాగా పనిచేస్తాయి.

అయితే, మరింత సొగసైన పరిష్కారం ఉంది.

హెచ్-బ్రిడ్జ్ మోటార్ డ్రైవర్ సర్క్యూట్

ఈ సర్క్యూట్‌ను H- బ్రిడ్జ్ అని పిలుస్తారు ఎందుకంటే MOSFET లు రెండు నిలువు స్ట్రోక్‌లను ఏర్పరుస్తాయి మరియు మోటారు 'H' వర్ణమాల యొక్క క్షితిజ సమాంతర స్ట్రోక్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. అన్ని మోటారు డ్రైవింగ్ సమస్యలకు ఇది సరళమైన మరియు సొగసైన పరిష్కారం. దిశ సులభంగా మార్చవచ్చు మరియు వేగం నియంత్రించవచ్చు.

H- బ్రిడ్జ్ కాన్ఫిగరేషన్‌లో, దిశను నియంత్రించడానికి MOSFET ల యొక్క వికర్ణంగా వ్యతిరేక జతలు మాత్రమే సక్రియం చేయబడతాయి, ఈ క్రింది చిత్రంలో చూపిన విధంగా:

ఒక జత (వికర్ణంగా వ్యతిరేక) MOSFET లను సక్రియం చేసేటప్పుడు, మోటారు ఒక దిశలో ప్రస్తుత ప్రవాహాన్ని చూస్తుంది మరియు మరొక జత సక్రియం అయినప్పుడు, మోటారు ద్వారా ప్రవాహం దిశను తిప్పికొడుతుంది.

MOSFET లను పూర్తి శక్తి కోసం లేదా విద్యుత్ నియంత్రణ కోసం PWM-ed ను వదిలివేయవచ్చు లేదా మోటారును ఆపడానికి ఆపివేయవచ్చు. దిగువ మరియు ఎగువ MOSFET లను సక్రియం చేయడం (కానీ ఎప్పుడూ కలిసి ఉండదు) మోటారును బ్రేక్ చేస్తుంది.

హెచ్-బ్రిడ్జిని అమలు చేయడానికి మరొక మార్గం 555 టైమర్‌లను ఉపయోగించడం, ఇది మేము మునుపటి ట్యుటోరియల్‌లో చర్చించాము.

భాగాలు అవసరం

హెచ్-బ్రిడ్జ్ కోసం

• DC మోటార్
• 2x IRF3205 N- ఛానల్ MOSFET లు లేదా సమానమైనవి
• 2x IRF5210 P- ఛానల్ MOSFET లు లేదా సమానమైనవి
• 2x 10 కె రెసిస్టర్లు (పుల్డౌన్)
• 2x 100uF ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లు (డీకప్లింగ్)
• 2x 100nF సిరామిక్ కెపాసిటర్లు (డీకప్లింగ్)

కంట్రోల్ సర్క్యూట్ కోసం

• 1x 555 టైమర్ (ఏదైనా వేరియంట్, ప్రాధాన్యంగా CMOS)
• 1x TC4427 లేదా ఏదైనా తగిన గేట్ డ్రైవర్
• 2x 1N4148 లేదా ఏదైనా ఇతర సిగ్నల్ / అల్ట్రాఫాస్ట్ డయోడ్
• 1x 10K పొటెన్షియోమీటర్ (సమయం)
• 1x 1K రెసిస్టర్ (టైమింగ్)
• 4.7 ఎన్ఎఫ్ కెపాసిటర్ (టైమింగ్)
• 4.7uF కెపాసిటర్ (డీకప్లింగ్)
• 100nF సిరామిక్ కెపాసిటర్ (డీకప్లింగ్)
• 10uF ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్ (డీకప్లింగ్)
• SPDT స్విచ్

సింపుల్ హెచ్-బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్ కోసం స్కీమాటిక్స్

ఇప్పుడు మనకు సిద్ధాంతం నుండి బయటపడింది, మన చేతులు మురికిగా మరియు హెచ్-బ్రిడ్జ్ మోటారు డ్రైవర్‌ను నిర్మించే సమయం ఇది. ఈ సర్క్యూట్ సరైన నిర్మాణం మరియు హీట్‌సింకింగ్‌తో 20A మరియు 40V వరకు మీడియం సైజ్ మోటార్లు నడపడానికి తగినంత శక్తిని కలిగి ఉంది. దిశను నియంత్రించడానికి SPDT స్విచ్ ఉపయోగించడం వంటి కొన్ని లక్షణాలు సరళీకృతం చేయబడ్డాయి .

అలాగే, హై సైడ్ మోస్ఫెట్స్ సరళత కోసం పి-ఛానల్. తగిన డ్రైవింగ్ సర్క్యూట్‌తో (బూట్‌స్ట్రాపింగ్‌తో), N- ఛానల్ MOSFET లను కూడా ఉపయోగించవచ్చు.

MOSFET లను ఉపయోగించి ఈ H- బ్రిడ్జ్ కోసం పూర్తి సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం క్రింద ఇవ్వబడింది:

పని వివరణ

1. 555 టైమర్

టైమర్ ఒక సాధారణ 555 సర్క్యూట్, ఇది విధి చక్రం 10% నుండి 90% వరకు ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఫ్రీక్వెన్సీని R1, R2 మరియు C2 ద్వారా సెట్ చేస్తారు. వినగల విన్నింగ్‌ను తగ్గించడానికి అధిక పౌన encies పున్యాలకు ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది, అయితే దీని అర్థం మరింత శక్తివంతమైన గేట్ డ్రైవర్ అవసరం. విధి చక్రం పొటెన్షియోమీటర్ R2 చే నియంత్రించబడుతుంది. 555 టైమర్‌ను అస్టబుల్ మోడ్‌లో ఉపయోగించడం గురించి ఇక్కడ మరింత తెలుసుకోండి.

ఈ సర్క్యూట్‌ను ఆర్డునో వంటి ఇతర PWM మూలం ద్వారా భర్తీ చేయవచ్చు.

2. గేట్ డ్రైవర్

గేట్ డ్రైవర్ ఒక ప్రామాణిక రెండు-ఛానల్ TC4427, ప్రతి ఛానెల్‌కు 1.5A సింక్ / సోర్స్ ఉంటుంది. ఇక్కడ, రెండు ఛానెల్‌లు ఎక్కువ డ్రైవింగ్ కరెంట్ కోసం సమాంతరంగా ఉన్నాయి. మళ్ళీ, ఫ్రీక్వెన్సీ ఎక్కువగా ఉంటే గేట్ డ్రైవర్ మరింత శక్తివంతంగా ఉండాలి.

దిశను నియంత్రించే H- వంతెన యొక్క కాలును ఎంచుకోవడానికి SPDT స్విచ్ ఉపయోగించబడుతుంది.

3. హెచ్-బ్రిడ్జ్

మోటారును నియంత్రించే సర్క్యూట్ యొక్క పని భాగం ఇది. MOSFET గేట్లు సాధారణంగా పుల్డౌన్ రెసిస్టర్ ద్వారా తక్కువగా లాగబడతాయి. ఇది P- ఛానల్ MOSFET లు రెండింటినీ ఆన్ చేయడానికి దారితీస్తుంది, కాని ఇది కరెంట్ ప్రవహించదు కాబట్టి ఇది సమస్య కాదు. ఒక కాలు యొక్క గేట్లకు పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ వర్తించినప్పుడు, ఎన్ మరియు పి-ఛానల్ మోస్‌ఫెట్‌లు ప్రత్యామ్నాయంగా ఆన్ మరియు ఆఫ్ చేయబడతాయి, శక్తిని నియంత్రిస్తాయి.

హెచ్-బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్ నిర్మాణ చిట్కాలు

ఈ సర్క్యూట్ యొక్క అతిపెద్ద ప్రయోజనం ఏమిటంటే, ఇది అన్ని పరిమాణాల మోటార్లు నడపడానికి స్కేల్ చేయవచ్చు మరియు మోటార్లు మాత్రమే కాదు - సైన్ వేవ్ ఇన్వర్టర్స్ వంటి ద్వి దిశాత్మక ప్రస్తుత సిగ్నల్ అవసరమయ్యే ఏదైనా.

తక్కువ శక్తుల వద్ద కూడా ఈ సర్క్యూట్‌ను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, మీ సర్క్యూట్ లోపభూయిష్టంగా ఉండాలని మీరు కోరుకుంటే తప్ప సరైన స్థానికీకరించిన డీకప్లింగ్ తప్పనిసరి.

అలాగే, ఈ సర్క్యూట్‌ను పిసిబి వంటి మరింత శాశ్వత ప్లాట్‌ఫారమ్‌లో నిర్మిస్తే, తక్కువ ప్రస్తుత భాగాలను అధిక కరెంట్ మార్గాలకు దూరంగా ఉంచడం ద్వారా పెద్ద గ్రౌండ్ ప్లేన్ సిఫార్సు చేయబడింది.

కాబట్టి ఈ సరళమైన హెచ్-బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్ ద్వైపాక్షికంగా, విద్యుత్ నిర్వహణ మరియు సామర్థ్యం వంటి అనేక మోటారు డ్రైవింగ్ సమస్యలకు పరిష్కారం.