H-brygga

Robot, CNC, Pneumatik, Hydraulik, mm
Användarvisningsbild
$tiff
Inlägg: 4941
Blev medlem: 31 maj 2003, 19:47:52
Ort: Göteborg
Kontakt:

H-brygga

Inlägg av $tiff »

Efter en handfull brända transistorer, lite blod, svett och tårar, har jag äntligen konstruerat en fungerande H-brygga med FETar. Innan använde jag & mulle oss av en med relä, men det var inte så smart med tanke på att reläspolarna drog mer än motorerna :doh:

För att hitta info om hur man bygger en vettig FET-brygga har jag sökt, sökt och åter sökt på internet på ämnet "H-bridge" och dylikt.
Men det är faktist inte så många bra ritningar man hittar. Många bryggor innehåller "buggar" och andra är lite väl överdimensionerade för vårt projekt.
Så det var bara att läsa på lite om FETar (har aldrig använt sådana förut) och sätta sig med penna, papper. Därefter experimetplatta, och en flock komponenter och några portioner tålamod.

Motorerna vi kör med nu drar peak 0,5A. Visst, ganska överdrivet att bygga en maffig FET-brygga för de små rackarna. Men tanken ligger i bakhuvudet om att använda samma brygga när vi uppgraderar till motorer som slukar några Ampere.

Så, till det resultatet:

(uppdaterad, tryck här för gammal)
Bild

Kod: Markera allt


Komponentlista
Allmän lista. Inom parantes är vad jag använt.

C1      Ellyt 0,1µF
C2      Ellyt 470µF
D1      Zenerdiod 15V

T1,T2   FET P-kanal (IRF9520)
T3,T4   FET N-kanal (IRF510)

T5,T6   Signaltransistor PNP (BC327)
T7      Signaltransistor NPN (BC337)
T8,T9   Signaltransistor NPN (BC337)

R1,R2   220 Ohm
R3,R4   10k Ohm
R5,R6   10k Ohm
R7      15k Ohm
R8,R9   15k Ohm


-  Signalingångar  -

Power:
1: 12V. Max 100V enligt mina FETar, fast jag tror annat brinner först. Bör vara över 5V.
2: Jord


Signal:
1,2:  Rikningsbestämmare enligt nedanstående tabell Logiknivåingångar (0/5V)
3:    PWM, logiknivå
4:    Jord

+-----------------+
|      I/O        |
|-----------------|
| A  B  | Motor   |
|-------|---------|
| 0  0  | Neutral |
| 1  0  | Framåt  |
| 0  1  | Bakåt   |
| 1  1  | Broms   |
+-----------------+

Idiotsäker konstruktion:
Det finns ingen "förbjuden" kombination som bränner FETar eller säkringar.
PWM-pulserna styr även bromsen så att gradvis bromsning kan ske.

Motorerna jag testat med drar ca 0,3A. Inget stort alls. Men motorerns på roboten drar faktist ännu mindre.
Maximalt ska den palla minst 5A enligt specifikationerna på FETarna, om resten av komponenterna hänger med vet jag dock inte, ännu.

Ett fel jag kan tänka mig är att logiknivå inte är högt nog för att få signaltransistorerna att öppna när man använder högre drivspänning.

Länkar till Elfainfo:
IRF9520
IRF510


Nu vill jag gärna ha kommentarer på den här ritningen.
Det är första gången jag knåpar ihop en ritning i Eagle, så jag tar gärna emot kommentarer på designsaker också!


Edit1: Oj, vad stor (bred) bild, smalade av den
Edit2: Möblerade om lite till. Dock inget funktionsändrande.
Senast redigerad av $tiff 20 december 2003, 20:02:19, redigerad totalt 2 gånger.
Användarvisningsbild
EagleSpirit
Inlägg: 1288
Blev medlem: 27 maj 2003, 23:15:48
Ort: Västerås
Kontakt:

Inlägg av EagleSpirit »

ser bra ut, men varför zenerdioden och de två kondingarna? Glättningskondingar och spänningsbegränsning eller? Dom kanske hör till spänningsdelen eller är det till H-bryggan? Kanske skulle se bättre ut, eller jag vet inte.

Har ni testat den?
Användarvisningsbild
$tiff
Inlägg: 4941
Blev medlem: 31 maj 2003, 19:47:52
Ort: Göteborg
Kontakt:

Inlägg av $tiff »

Ja, kondingarna är till för att stabilisera spänningen. Motorer har ju som bekant en förmåga att ställa till det rejält, speciellt om man håller på med PWM...

Zenern är för att äta upp eventuella överspänningar, d.v.s. över 15V i detta fallet.

Borde de sitta vid strömkontakten på ritningen? Inte vet jag? :eh:


Testat? Ja, för tusan. Jag har byggt två stycken som jag styr med en PIC16F877A.
Tyvärr har jag ingen kamera så jag kan inte fota skönheterna.
matseng
Inlägg: 2360
Blev medlem: 16 september 2003, 17:18:13
Ort: Dubai, United Arab Emirates
Kontakt:

Inlägg av matseng »

Den är väldigt lik denna brygga... :-)

Bild
Användarvisningsbild
$tiff
Inlägg: 4941
Blev medlem: 31 maj 2003, 19:47:52
Ort: Göteborg
Kontakt:

Inlägg av $tiff »

>> matseng

Ja, se där. Omöjligt att inte plagiera någon i smyg :roll:

Men den är inte idiotsäker... Båda ingångarna höga ger kortslutning.

Gaten på N-FETen styrs av drivspänningen till motorn. Inte så värst smart tycker jag...
Användarvisningsbild
$tiff
Inlägg: 4941
Blev medlem: 31 maj 2003, 19:47:52
Ort: Göteborg
Kontakt:

Inlägg av $tiff »

Förresten. Är två stycken 7,5V Zener i serie likvärdigt med en 15V Zener?

Två i serie bör väl t.om. tåla dubbelt så hög ström?
Jag har nämligen bara 7,5V, så det sitter två i serie där det ska sitta en 15V nu. Verkar funka bra iaf.
hebbe
Inlägg: 162
Blev medlem: 29 maj 2003, 00:45:20

Inlägg av hebbe »

Seriekopplingen är nog inga problem. Fast max-strömmen blir den samma som den svagaste.
Användarvisningsbild
$tiff
Inlägg: 4941
Blev medlem: 31 maj 2003, 19:47:52
Ort: Göteborg
Kontakt:

Inlägg av $tiff »

Naturligtvis. Samma ström passerar båda diderna, vad tänkte jag på? Kan man skylla på att man inte var riktigt vaken kl 20? :vissla:
hebbe
Inlägg: 162
Blev medlem: 29 maj 2003, 00:45:20

Inlägg av hebbe »

Försökte posta detta som en ny tråd, fast nåt strular med formumet. Allafall, det passar kanske här:

Har funderat på hur man ska driva en H-brygga med microcontroller och har kommit fram till 2 olika lösningar. Alt.1 på ritningen kopplar spänning till lasten en tid som motsvarar önskad utspänning, dedan kopplas alla transistorer från(backspänning går då genom dioderna som en likriktare). Alt.2 kopplar alldrig från, utan lasten förblir ansluten till DC-bussen. Då blir lasten kortsluten utom när den får spänning. Hur funkar detta med AC och DC-motorer?

http://home.c2i.net/helbue/pwm-puls.gif
Användarvisningsbild
RDX*
EF Sponsor
Inlägg: 1646
Blev medlem: 28 maj 2003, 22:52:04
Ort: Skåne - Lund

Inlägg av RDX* »

hebbe>> Alternativ 2 skulle nog inte fungera så bra för att driva motorn. Det är ungefär så en elektiskbroms fungerar. Dvs man kortsluter motorn. På så viss indukseras en ström när motorn frisnurrar. Om denna strömmen sedan leds in i motorn ingen så utför motorn ett arbete vilket gör att det försvinner energi på så viss bromsar motorn. Om jag inte har helt fel så är det så elektriska motoiponscycklar fungerar.
hebbe
Inlägg: 162
Blev medlem: 29 maj 2003, 00:45:20

Inlägg av hebbe »

Ok, en DC motor skulle nog få problem (bryggan skulle kanske brinna av bromseffekten). men är det på samma sätt med AC?

Jag mätte med oscilloscop på en japansk servopack då motorn stod stilla, det konstiga var att det låg en 50% PWM-puls på hela tiden på en fas, med full spänning, allså pulsen innehöll -200v/200v.

När motorn började snurra ändrades bara förhållandet mellan -200v och 200v.

Kan förklaringen vara att motorns linding fungerar som filter på PWM-frekvensen, och att komponenter från 0-50Hz moduleringen skapar ström?

PS, Alt2 på skissen är kanske fel!!??, vid 0v ska det gå både 10v och -10v ut på motorn lika mycket. Då blir det inte kortis, utan 20VAC fyrkantvåg 4KHz..
Användarvisningsbild
$tiff
Inlägg: 4941
Blev medlem: 31 maj 2003, 19:47:52
Ort: Göteborg
Kontakt:

Inlägg av $tiff »

>> hebbe

Har det något att göra med "min" H-brygga, eller är det AC du snackar om?
hebbe
Inlägg: 162
Blev medlem: 29 maj 2003, 00:45:20

Inlägg av hebbe »

Jag tänker på AC. Fast man kan modulera på samma sätt för att skapa olika DC-spänningar också, skillnaden är om PWM pulserna repeterar samma mönster hela tiden eller ej.

Hur driver du din brygga?
hebbe
Inlägg: 162
Blev medlem: 29 maj 2003, 00:45:20

Inlägg av hebbe »

Din brygga är ju rätt så smart ser jag efter att ha satt mig mer in i den! Enda kommentarer jag kommer på är att gate drivs till full spänning och att man riskerar en viss överlappning mellan över och nedre del när man bromsar?

Sistnämnde problem löser man med sån 'dead-time' mellan. Det är därför jag tänker mig 4 drivpinnar på ritningen jag gjorde.
Användarvisningsbild
$tiff
Inlägg: 4941
Blev medlem: 31 maj 2003, 19:47:52
Ort: Göteborg
Kontakt:

Inlägg av $tiff »

>> hebbe

Man tackar för en insatt kommentar :D

Hur menar du med full spänning? Att de kan överlappa har jag också funderat på. Men det borde väl räcka med att inte ha extremt hög switchfrekvens? Det måste ju vara transistorerna (eller FETarna) som sätter den gränsen. Vad jag vet ligger den isåfall på några MHz. Och jag switchar med 5-10kHz så jag lär ju inte märka av det problemet...

Jag har byggd mig en dubbel brygga efter denna ritningen som drivs direkt av en PIC16F877A.
Dne "låga" switchfrekvensen beror på att jag gör PWM med en annan PIC, som inte klarar högre. PWM-kanalerna på 877A är upptagna med annat...
Skriv svar