H-міст.Принцип роботи

В робототехніці та інших галузях для керування двигунами постійного струму використовують H-мости(H-bridge, така назва тому що ця схема схожа на літер “Н”). H-міст це схема яка дозволяє змінювати полярність напруги на навантаженні, а у випадку двигунів змінювати напрям обертання. Такі схеми будуються з окремих комонентів, або з спеціалізованих мікросхем.

Принцип роботи такої схеми дуже простий.Ключі поста працюють парно та по діагоналі моста – якщо 2 закриті, два повинні бути відкриті, в іншому випадку трапиться коротке замикання (наприклад якщо будуть замкнутими ключі S1 та S2). Коли виводи двигуна замкнуті між собою, відбувавається швидке гальмування двигуна. Якщо замкнутий ключ S1 та S4 (рисунок ліворуч), а ключі S2 та S3 відкриті – струм тече  спочатку через плюсовий вивід двигуна на землю і ротор двигуна обертається за годинниковою стрілкою. На рисунку праворуч відбувається все навпаки, і ротор двигуна обертається проти годинникової стрілки. Якщо ключі включати і виключати дуже швидко, можна регулювати швидкість обертання ротора. Механічно комутувати таким чином дуже важко, тому такі схеми будуть на транзисторах, або спеціальних мікросхемах. В цьому випадку замість S1 – S4 є потужні транзистори (біполярні або польові).Від потужності цих транзисторів залежить струм який вони можуть комутувати, отже і потужність двигуна який може бути використаний.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Існує 5 режими роботи моста, вони показані в таблиці нище. 1 – ключ замкнутий, 0 – розімкнутий.

S1

S2

S3

S4

Режим роботи

0

0

0

0

Двигун відключений

1

0

0

1

Обертання ротора за годинниковою стрілкою

0

1

1

0

Обертання ротора проти годинникової стрілки

1

0

1

0

Швидке гальмування ротора

0

1

0

1

Швидке гальмування ротора

Розглянемо мікросхему L298N. Вона призначена для керування кроковими двигунами, 2 звичайними з можливістю реверсу, а також 4-ма звичайними двигунами, без можливості реверсу.

Вона являє собою два H-моста. Основа мікросхеми це потужні транзистори та схема керування ними. Виводи In1 – In4 – призначені для керування полярністю включення навантаження, EnA та EnB для включення і виключення двигунів.
Якщо на ці виводи подати PWM сигнал то можна керувати швидкістю двигуна.

Таблиця істинності  та схема підключення для керування двигуном

Оскільки ця мікросхема дуже популярна серед людей які займаються моделюванням та розробкою різних пристроїв, існують зібрані модулі зібрані на цій мікросхемі, що дозволяються дуже швидко побачити реальний результат роботи. Знайти і купити їх можна тут.

Зовнішній вигляд модуля

 

Я використовую 2 таких модуля для керування 4 колісною, повнопривідною платформою. В одній з наступних статтей напишу про неї.

H-мости не обмежуються тільки цією мікросхемою, є дуже багато їх видів, так що ви можете вибрати собі потрібну мікросхему або вже зібраний модуль в залежності від вашого завдання.