Mostek H
Co to?
Mostek H jest układem elektrycznym umożliwiającym sterowanie kierunkiem przepływu prądu elektrycznego w układach zasilanych pojedynczym napięciem. Mostki takie są często używane w robotyce do zmiany kierunku obrotu silników komutatorowych prądu stałego (typowe mikrosilniki, także o większej mocy). Mostki H są dostępne jako zintegrowane układy scalone, ale mogą też być budowane z elementów dyskretnych.
Jak to działa?
Pojęcie mostka H wywodzi się ze schematycznego odwzorowania układu. Składa się z czterech przełączników połączonych w obwód jak niżej:
Styki przełączników mogą być elektromechaniczne, w postaci przekaźników. Dziś najczęściej wykorzystuje się jednak przełączniki elektroniczne - tranzystory.
Zastanówmy się nad sposobem działania tego układu. Jeśli zamkniemy przełączniki pierwszy i czwarty to prąd popłynie jak na rysunku:
Jeśli zaś zamkniemy drugi i trzeci przełącznik to sytuacja się zmieni:
Zauważmy, że przez silnik (oznaczony literą M) prąd w obu przypadkach płynie w przeciwnych kierunkach.
Nasz własny mostek H
By zbudować prosty, ale wystarczający w zastosowaniach amatorskiej robotyki mostek H potrzebujemy:
- Tranzystor BD135 - dwie sztuki,
- Tranzystor BD136 - dwie sztuki,
- Rezystory 100K - cztery sztuki,
- Rezystory 100 - dwie sztuki,
- Rezystory 330 - dwie sztuki
Elementy można kupić w każdym sklepie z artykułami elektronicznymi.
Należy je zestawić według prostego schematu:
Mechaniczne przełączniki zostały zastąpione tranzystorami. Bazy tranzystorów są tak spolaryzowane i wysterowane, że w razie podania napięcia na któreś z wejść Dir zaczynają przewodzić dwa z nich usytuowane po przekątnej na schemacie. Dzięki temu za pomocą końcówek Dir można sterować kierunkiem obrotów silnika: jeśli obie końcówki są na potencjale masy to silnik się nie obraca, jeśli zaś na którąkolwiek z nich poda się potencjał około 5V to silnik będzie się obracał w wybranym kierunku. Oporniki w obwodzie sterowania służą ochronie układu przed spięciem. Należy unikać stanu, w którym na obie końcówki sterujące zostaje podany potencjał zasilania. Moc tranzystorów jest wystarczająca do zasilania niskomocowych i średniomocowych mikrosilników (może być konieczny radiator).
Mostek w całej okazałości:
Duży kondensator elektrolityczny filtruje zasilanie.
Życzę miłej i pouczającej zabawy:)
Literatura dodatkowa:
- Bennett S., A History of Control Engineering 1930-1955, Peter Peregrinus Ltd. On behalf of the Institution of Electrical Engineers, Londyn, 1993
- Younkin G.W., Industrial Servo Control Systems - Fundamentals and Applications, 2nd Ed., Taylor and Francis, 2007
Marek Ples