Pisikesed H-silla draiverid - Põhitõed: 6 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:45

Tere ja tere tulemast tagasi teise Instructable'i juurde! Eelmises näitasin teile, kuidas lõin KiCadis mähiseid, kasutades pythoni skripti. Seejärel lõin ja katsetasin mõningaid mähiste variante, et näha, milline neist töötab kõige paremini. Minu eesmärk on asendada mehaanilise 7-segmendi ekraani tohutud elektromagnetid trükkplaatide mähistega.

Selles juhendis käsitlen H-silla põhitõdesid ja näitan teile, kuidas ma seda segmentide juhtimiseks kasutan. Lõpuks tutvustan teile mõningaid turul saadaolevaid pisikesi pakendeid H-sildu.

Alustame

Samm: plaan

Esialgses konstruktsioonis olin korraldanud nii, et kui mähis saab pinge, siis see vastandab või surub magnetit koos segmendiga. Kuid kui mähis on pingestatud, tõmbab magnet elektromagneti südamiku poole ja seega saab segment tagasi oma algsesse asendisse. On selge, et see ei toimi, kuna PCB mähises pole südamikku. Mul oli tegelikult üks mähis, mille keskel oli südamiku jaoks auk, kuid see ei töötanud.

Ilma südamikuta jääb segment oma uude asendisse, kuigi mähis on pingest väljas. Segmendi algsesse asendisse viimiseks tuleb mähist läbiv vool ümber pöörata, mis omakorda poolused ümber pööraks ja seekord magneti ligi meelitaks.

2. samm: H-silla põhitõed

Vajaliku voolu tagasipööramine saavutatakse vooluahela abil, mis koosneb 4 lülitist, mis on paigutatud suure algustähe H ja seega ka nime H-Bridge. Seda kasutatakse kõige sagedamini alalisvoolumootori pöörlemissuuna muutmiseks.

Tüüpiline H-silla paigutus on näidatud 1. pildil. Koormus/mootor (või meie puhul PCB mähis) asetatakse kahe jala vahele, nagu näidatud.

Kui lülitid S1 ja S4 on suletud, voolab vool nii, nagu on näha 3. pildil, ja kui lülitid S2 ja S3 on suletud, voolab vool vastupidises suunas, nagu on näha 4. pildil.

Tuleb olla ettevaatlik, et lülitid S1 ja S3 või S2 ja S4 ei oleks kunagi suletud, nagu näidatud. See põhjustab toitevoolu lühise ja võib lüliteid kahjustada.

Ehitasin selle täpse vooluringi leivaplaadile, kasutades lülititena 4 vajutusnuppu ja koormusena mootorit. Pöörlemissuuna ümberpööramine kinnitab, et ka voolu suund on muutunud. Suurepärane!

Aga ma ei taha seal istuda ja käsitsi nuppe vajutada. Ma tahan, et mikrokontroller teeks selle töö minu eest ära. Selle vooluahela praktiliseks ehitamiseks saame lülititena kasutada MOSFET -sid.

3. samm: väikesed H-sillad

Iga segment vajab 4 MOSFET -i. Nagu võite ilmselt ette kujutada, muutub juhtimisahel 7 segmendi jaoks koos mõne muu lisakomponendiga üsna suureks, et juhtida iga MOSFET -i väravat, mis lõpuks ei suuda minu eesmärki kuvarit väiksemaks muuta.

Ma saaksin kasutada SMD komponente, kuid see oleks ikkagi suur ja keeruline. Oleks olnud palju lihtsam, kui oleks olemas spetsiaalne IC. Ütle tere PAM8016, IC koos kõigi eelnevalt mainitud komponentidega 1,5 x 1,5 mm pisikeses pakendis!

Vaadates selle funktsionaalset plokkskeemi andmelehel, näeme H-silda, värava draivereid koos lühisekaitse ja termilise väljalülitamisega. Pooli läbiva voolu suunda saab juhtida, pakkudes kiibile ainult kaks sisendit. Kallis!

Kuid on üks probleem. Selle väikese kiibi jootmine on õudusunenägu inimesele, kelle ainsaks tagasijooksu jootmise kogemuseks on mõned LED -id ja takistid. Ka seda triikraua kasutades! Aga otsustasin siiski proovida.

Alternatiivina leidsin DRV8837, mis teeb sama asja, kuid on pisut suurem. Kuigi ma jätkasin LCSC-s hõlpsamini joodetavate alternatiivide otsimist, sattusin FM116B-le, mis on jällegi sama, kuid väiksema võimsusega ja SOT23 pakendis, mida saab isegi käsitsi joodistada. Kahjuks avastasin hiljem, et mul ei õnnestunud seda saatmisprobleemide tõttu tellida.

4. samm: murdelaudade tegemine

Enne IC -de rakendamist viimases trükkplaadis tahtsin kõigepealt testida, kas suudan segmente vastavalt soovile juhtida. Nagu näete, pole IC -d leivaplaadisõbralikud ja ka minu jootmisoskus ei ole nii hea vasktraatide otse selle külge jootmiseks. Sellepärast otsustasin teha murdelaua, kuna need pole turul kergesti kättesaadavad. Läbimurdeplaat „murrab” välja IC -i tihvtid trükkplaadile, millel on oma tihvtid, mis on jootmiseta leivaplaadi jaoks ideaalselt paigutatud, andes teile hõlpsa juurdepääsu IC -le.

Andmelehe vaatamine aitab otsustada, millised tihvtid tuleks välja murda. Näiteks DRV8837 puhul:

• IC -l on toiteallika jaoks kaks tihvti, üks koormuse/mootori (VM) ja teine loogika (VCC) jaoks. Kuna kasutan mõlema jaoks 5V, ühendan need kaks tihvti kokku.
• Järgmine on nSleep pin. See on aktiivne madal tihvt, st selle ühendamine GND -ga viib IC unerežiimi. Ma tahan, et IC oleks kogu aeg aktiivne ja ühendan selle püsivalt 5 V -ga.
• Sisenditel on sisemised tõmbetakistid. Seega pole vaja juhatusel olevaid isikuid ette näha.
• Andmelehel öeldakse ka, et asetage tihvtidele VM ja VCC 0,1 uF möödavoolukondensaator.

Pidades silmas ülaltoodud punkte, kavandasin KiCadis IC -de jaoks eraldusplaadi ja saatsin Gerberi failid PCB ja šablooni valmistamiseks JLCPCB -sse. Gerberi failide allalaadimiseks klõpsake siin.

5. samm: segmendi juhtimine

Kui olin JLCPCB -lt oma PCB -d ja šablooni kätte saanud, panin tahvli kokku. See oli minu esimene kord, kui kasutasin šablooni ja jootsin pisikesi IC -sid. Pöidlad pihus! Jootepasta tagasivooluks kasutasin kuumutusplaadina riidest triikrauda.

Kuid ükskõik kui palju ma proovisin, oli PAM8016 all alati üks jootesild. Õnneks oli DRV8837 esimesel katsel edukas!

Järgmisena tuleb testida, kas suudan segmenti juhtida. Vastavalt DRV8837 andmelehele pean andma tihvtidele IN1 ja IN2 HIGH või LOW. Kui IN1 = 1 & IN2 = 0, voolab vool ühes suunas ja kui IN1 = 0 & IN2 = 1, voolab vool vastupidises suunas. See töötab!

Ülaltoodud seadistamiseks on vaja kahte sisendit mikrokontrollerilt ja 14 sisendit täieliku kuvamise jaoks. Kuna kaks sisendit on alati üksteist täiendavad, st kui IN1 on HIGH, siis IN2 on LOW ja vastupidi, kahe eraldi sisendi andmise asemel võiksime otse ühele sisendile saata signaali (1 või 0), samal ajal kui teine sisend on antud pärast läbimist NOT -väravast, mis selle ümber pöörab. Sel viisil saame segmenti/mähist juhtida, kasutades ainult ühte sisendit, mis on sama, mis tavalisel 7 segmendi ekraanil. Ja see töötas ootuspäraselt!

6. samm: mis saab edasi?

Nii et praegu on kõik! Järgmine ja viimane samm oleks ühendada 7 mähist ja H-silla draiverid (DRV8837) üheks PCB-ks. Nii et jääge selle juurde! Andke mulle oma mõtetest ja soovitustest teada allpool toodud kommentaarides.

Aitäh, et lõpuni jäite. Loodan, et teile kõigile meeldib see projekt ja õppisite täna midagi uut. Selliste projektide jaoks tellige minu YouTube'i kanal.