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शुरुआत में मोटर चलाना एक आसान काम की तरह लग सकता है - बस मोटर को उचित वोल्टेज रेल तक हुक करें और यह घूमना शुरू हो जाएगा। लेकिन यह विशेष रूप से मोटर को चलाने के लिए सही तरीका नहीं है जब सर्किट में शामिल अन्य घटक होते हैं। यहां हम डीसी मोटर्स - एच-ब्रिज सर्किट को चलाने के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले और कुशल तरीके में से एक पर चर्चा करेंगे ।

मोटर ड्राइविंग

कम बिजली अनुप्रयोगों के लिए आप सबसे आम प्रकार की मोटर होबिस्ट सर्कल में आ सकते हैं, जो नीचे दिखाई गई 3V डीसी मोटर है। इस तरह की मोटर दो 1.5V कोशिकाओं से कम वोल्टेज संचालन के लिए अनुकूलित है।

और इसे चलाना उतना ही सरल है जितना कि इसे दो कोशिकाओं से जोड़ना - मोटर तुरंत चलती है और जब तक बैटरी कनेक्ट होती है तब तक चलती है। जबकि इस तरह का सेटअप लघु 'पवनचक्की या पंखे' जैसे 'स्थिर' अनुप्रयोगों के लिए अच्छा है, जब यह रोबोट की तरह 'गतिशील' अनुप्रयोग की बात आती है, तो चर गति और टोक़ नियंत्रण के रूप में अधिक सटीकता की आवश्यकता होती है।

यह स्पष्ट है कि मोटर में वोल्टेज कम होने से गति कम हो जाती है और एक मृत बैटरी धीमी मोटर में परिणत हो जाती है, लेकिन यदि मोटर को एक रेल आम से एक से अधिक डिवाइस में संचालित किया जाता है, तो एक उचित ड्राइविंग सर्किट की आवश्यकता होती है।

यह यहां तक ​​कि LM317 जैसे एक परिवर्तनीय रैखिक नियामक के रूप में हो सकता है - मोटर में वोल्टेज गति बढ़ाने या घटाने के लिए विविध हो सकता है। यदि अधिक वर्तमान की आवश्यकता है, तो यह सर्किट कुछ द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के साथ सावधानीपूर्वक बनाया जा सकता है। सेटअप के इस प्रकार के साथ सबसे बड़ी खामी दक्षता है - किसी भी अन्य भार के साथ की तरह, ट्रांजिस्टर सभी अवांछित शक्ति नष्ट करता।

इस समस्या के समाधान के लिए एक विधि PWM कहा जाता है या चौड़ाई मॉडुलन पल्स है । यहां, मोटर एक समायोज्य ड्यूटी चक्र (सिग्नल की अवधि के समय पर अनुपात) के साथ एक चौकोर लहर द्वारा संचालित होता है। प्रदत्त कुल शक्ति कर्तव्य चक्र के समानुपाती होती है। दूसरे शब्दों में, मोटर समय अवधि के एक छोटे से अंश के लिए संचालित होता है - इसलिए समय के साथ मोटर की औसत शक्ति कम होती है। 0% कर्तव्य चक्र के साथ, मोटर बंद है (कोई वर्तमान प्रवाह नहीं); 50% के एक कर्तव्य चक्र के साथ मोटर आधी शक्ति (आधा वर्तमान ड्रा) पर चलता है और 100% अधिकतम वर्तमान ड्रा में पूर्ण शक्ति का प्रतिनिधित्व करता है।

यह मोटर उच्च पक्ष को जोड़ने और एन-चैनल MOSFET के साथ इसे चलाने के द्वारा कार्यान्वित किया जाता है, जिसे फिर से PWM सिग्नल द्वारा संचालित किया जाता है।

इसके कुछ दिलचस्प निहितार्थ हैं - 3V मोटर को 12V आपूर्ति का उपयोग करके कम शुल्क चक्र का उपयोग करके चलाया जा सकता है क्योंकि मोटर केवल औसत वोल्टेज देखता है। सावधान डिजाइन के साथ, यह एक अलग मोटर बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता को समाप्त करता है।

क्या होगा अगर हमें मोटर की दिशा को उलटने की आवश्यकता है? यह आमतौर पर मोटर टर्मिनलों को स्विच करके किया जाता है, लेकिन यह विद्युत रूप से किया जा सकता है।

एक विकल्प अन्य FET और निर्देशों को स्विच करने के लिए एक नकारात्मक आपूर्ति का उपयोग किया जा सकता है। इसके लिए मोटर के एक टर्मिनल को स्थायी रूप से और दूसरे को सकारात्मक या नकारात्मक आपूर्ति से जोड़ा जाना चाहिए। यहाँ, MOSFETs एक SPDT स्विच की तरह काम करते हैं।

हालांकि, एक अधिक सुरुचिपूर्ण समाधान मौजूद है।

एच-ब्रिज मोटर ड्राइवर सर्किट

इस सर्किट को एच-ब्रिज कहा जाता है क्योंकि MOSFETs दो ऊर्ध्वाधर स्ट्रोक बनाते हैं और मोटर 'H' अक्षर का क्षैतिज स्ट्रोक बनाते हैं। यह सभी मोटर ड्राइविंग समस्याओं का सरल और सुरुचिपूर्ण समाधान है। दिशा आसानी से बदला जा सकता है और गति नियंत्रित किया जा सकता ।

एच-ब्रिज कॉन्फ़िगरेशन में, दिशा को नियंत्रित करने के लिए केवल MOSFETs के तिरछे विपरीत जोड़े सक्रिय होते हैं, जैसे नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है:

जब एक जोड़ी (तिरछे विपरीत) MOSFETs को सक्रिय करते हैं, तो मोटर एक दिशा में वर्तमान प्रवाह को देखता है और जब दूसरी जोड़ी सक्रिय होती है, तो मोटर के माध्यम से धारा उलट जाती है।

MOSFETs को पूर्ण शक्ति या PWM- एड के लिए बिजली विनियमन के लिए छोड़ा जा सकता है या मोटर को रुकने के लिए बंद कर दिया जाता है। दोनों नीचे और ऊपर MOSFETs को सक्रिय करना (लेकिन कभी भी एक साथ नहीं) मोटर को ब्रेक करता है ।

एच-ब्रिज को लागू करने का एक और तरीका 555 टाइमर का उपयोग कर रहा है, जिसे हमने पिछले ट्यूटोरियल में चर्चा की थी।

अवयव आवश्यक

एच-ब्रिज के लिए

• डीसी यंत्र
• 2x IRF3205 एन-चैनल MOSFETs या समकक्ष
• 2x IRF5210 P- चैनल MOSFETs या समकक्ष
• 2x 10K रेसिस्टर (पुलडाउन)
• 2x 100uF इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर (डिकॉउलिंग)
• 2x 100nF सिरेमिक कैपेसिटर (डिकॉउलिंग)

नियंत्रण सर्किट के लिए

• 1x 555 टाइमर (कोई भी संस्करण, अधिमानतः CMOS)
• 1x TC4427 या कोई उपयुक्त गेट ड्राइवर
• 2x 1N4148 या कोई अन्य संकेत / अल्ट्राफास्ट डायोड
• 1x 10K पोटेंशियोमीटर (समय)
• 1x 1K रोकनेवाला (समय)
• 4.7nF संधारित्र (समय)
• 4.7uF संधारित्र (डिकॉउलिंग)
• 100nF सिरेमिक संधारित्र (डिकॉउलिंग)
• 10uF इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर (डिकॉउलिंग)
• एसपीडीटी स्विच

सिंपल एच-ब्रिज सर्किट के लिए स्कैमैटिक्स

अब जब हम सिद्धांत से बाहर हो गए हैं, तो हमारे हाथों को गंदा करने और एच-ब्रिज मोटर चालक बनाने का समय आ गया है। इस सर्किट में 20A और 40V तक के मध्यम आकार के मोटरों को चलाने के लिए पर्याप्त बिजली है, जिसमें उचित निर्माण और हीटिंग है। कुछ सुविधाओं को सरल किया गया है, जैसे दिशा को नियंत्रित करने के लिए एसपीडीटी स्विच का उपयोग ।

इसके अलावा, उच्च पक्ष MOSFETs सादगी के लिए पी-चैनल हैं । उपयुक्त ड्राइविंग सर्किट (बूटस्ट्रैपिंग के साथ) के साथ, एन-चैनल एमओएसएफईटी का भी उपयोग किया जा सकता है।

MOSFETs का उपयोग करते हुए इस H- ब्रिज के लिए पूरा सर्किट आरेख नीचे दिया गया है:

कार्य की व्याख्या

1. 555 टाइमर

टाइमर एक सरल 555 सर्किट है जो लगभग 10% से 90% तक एक कर्तव्य चक्र उत्पन्न करता है । आवृत्ति R1, R2 और C2 द्वारा सेट की गई है। उच्च आवृत्तियों को श्रव्य अस्तर को कम करने के लिए पसंद किया जाता है, लेकिन इसका मतलब यह भी है कि एक अधिक शक्तिशाली गेट ड्राइवर की आवश्यकता है। कर्तव्य चक्र को पोटेंशियोमीटर आर 2 द्वारा नियंत्रित किया जाता है। यहां एस्टेबल मोड में 555 टाइमर का उपयोग करने के बारे में अधिक जानें।

इस सर्किट को किसी अन्य पीडब्लूएम स्रोत द्वारा Arduino की तरह बदला जा सकता है।

2. गेट ड्राइवर

गेट ड्राइवर एक मानक दो-चैनल TC4427 है, जिसमें प्रति चैनल 1.5A सिंक / स्रोत है। यहां, अधिक ड्राइविंग करंट के लिए दोनों चैनल समान हैं। फिर, अगर आवृत्ति अधिक है, तो गेट ड्राइवर को अधिक शक्तिशाली होने की आवश्यकता है।

एसपीडीटी स्विच का उपयोग एच-ब्रिज के पैर का चयन करने के लिए किया जाता है जो दिशा को नियंत्रित करता है।

3. एच-ब्रिज

यह सर्किट का काम करने वाला हिस्सा है जो मोटर को नियंत्रित करता है। MOSFET फाटकों को आमतौर पर पुलडाउन अवरोधक द्वारा कम खींचा जाता है। यह P- चैनल MOSFETs दोनों को चालू करता है, लेकिन यह कोई समस्या नहीं है क्योंकि कोई भी प्रवाह नहीं हो सकता है। जब PWM सिग्नल को एक पैर के द्वार पर लागू किया जाता है, तो N और P-चैनल MOSFETs को चालू और बंद किया जाता है, शक्ति को नियंत्रित करते हुए।

एच-ब्रिज सर्किट निर्माण युक्तियाँ

इस सर्किट का सबसे बड़ा लाभ यह है कि इसे सभी आकारों की मोटरों को चलाने के लिए बढ़ाया जा सकता है, और केवल मोटर्स को ही नहीं - कुछ और भी जिसे द्विदिशीय वर्तमान संकेत की आवश्यकता होती है, जैसे साइन वेव इनवर्टर।

कम शक्तियों पर भी इस सर्किट का उपयोग करते समय, उचित स्थानीयकरण डिकॉउलिंग एक आवश्यक है जब तक कि आप अपने सर्किट को गड़बड़ नहीं करना चाहते।

इसके अलावा, यदि पीसीबी जैसे अधिक स्थायी प्लेटफॉर्म पर इस सर्किट का निर्माण किया जाता है, तो एक बड़े भू-तल की सिफारिश की जाती है, जो कम वर्तमान भागों को उच्च वर्तमान रास्तों से दूर रखते हैं।

तो यह सरल एच-ब्रिज सर्किट कई मोटर ड्राइविंग समस्याओं जैसे द्विदिश, बिजली प्रबंधन और दक्षता के लिए समाधान है।