Что такое H-мост, как он работает и как используется?

H-мост - это простая схема, которая позволяет вам управлять двигателем постоянного тока для, регулируя направление вращения.

H-мост часто используется с микроконтроллером, например, Arduino, для реализации схем управлением двигателем.

Как пример реализации: вы можете управлять двумя двигателями, которые будут вращаться в разных направлениях и на основе этого вы можете создать себе простого робота!

Концепция

Вот концепция H-моста:

Рис. 1. Схема H-моста

Двигатель постоянного тока вращается назад или вперед, в зависимости от того, как вы соединяете плюс и минус.

Если вы замкнете переключатели S1 и S4 (рис. 2), у вас есть плюс, подключенный к левой стороне двигателя, и минус к другой стороне. И мотор начнет вращаться в одном направлении.

Рис. 2. Вариант, когда замкнуты S1 и S4

Если вместо этого вы замкнете переключатель S2 и S3 (рис.3), у вас будет плюс, подключенный к правой стороне, и минус к левой стороне. И мотор будет вращаться в противоположном направлении. Все просто!

Рис. 3. Вариант, когда замкнуты S2 и S3

H-мостовая схема на транзисторах

Вы можете построить H-мост с четырьмя транзисторами.

Если вы не уверены, как работает транзистор, я рекомендую вам сначала прочитать мою статью "Как работают транзисторы". Оттуда вы узнаете, что транзистор может работать как переключатель, который вы можете открывать и закрывать подавая напряжение на базу.

Рис. 4. H-мост на транзисторах

Поскольку транзистор может быть переключателем, вы сможете вращать двигатель в любом направлении, включая и выключая четыре транзистора в схеме выше.

Обычно управляют транзисторами из микроконтроллера, такого как Arduino. Я писал хорошую статью на этот счет.

Какие транзисторы использовать?

Самое главное, чтобы все транзисторы могли выдерживать ток, достаточный для работы двигателя. Иначе они сгорят.

Например, если двигатель потребляет 1 ампер тока, вам нужны транзисторы, которые могут выдержать минимум 1 ампер.

Далее вы видите их рисунка 4, что выбраны PNP-транзисторы (Q1 и Q2) сверху, а NPN-транзисторы (Q3 и Q4) снизу.

То, что включает или выключает транзистор, - это разность напряжений между базой и эмиттером.

С PNP-транзисторами вы можете использовать более высокое напряжение для VCC (на схеме обозначено как A) , чем для базы транзисторов.

Например, вы можете использовать выходы 3,3 В из микроконтроллера и 9 В для VCC.

Защитные диоды в схеме H-моста

Побочным эффектом работы двигателя является то, что он также генерирует электрическую энергию. Когда вы отключаете транзисторы, чтобы остановить работу двигателя, эту энергию нужно каким-то образом гасить.

Если вы добавите диоды (рис. 5) в обратном направлении для транзисторов, вы дадите путь току для выделения этой энергии. Без них вы рискуете поднять напряжение и повредить ваши транзисторы.

Рис. 5. Полная схема H-моста с диодами

Резисторы, входящие в каждую базу, предназначены для уменьшения тока на каждом транзисторе. Не знаете, как рассчитать это? Если вы используете микроконтроллер для управления ими, начните с 1 кОм и произведите настройку.