Электроника, как известно, это наука об управлении электронами вообще, и электродвигателями постоянного тока в частности. И из всех возможных вариантов управления в этой статье мы рассмотрим только управление всего одним параметром - направлением вращения вала электродвигателя.
Эта статья отличается от всех предыдущих статей. Основу статьи составляют в основном рассуждалки. И только картинки-иллюстрации в ней ручной работы.
Электродвигатели постоянного тока, являются полярными двухполюсниками. Двухполюсниками - это значит, что у них есть два контакта для подключения к внешним цепям. А полярные говорит о том, что действие, производимое электродвигателем от протекания через него электрического тока, будет зависит от того, в каком порядке подключены его выводы к внешнему источнику питания.
Варианта подключения двухполюсника к двухполюснику всего два.
А вот нарисовать их можно уже несколькими различными способами.
Обратите внимание на перекрестие. На первом рисунке мы просто мысленно перевернули электродвигатель. А здесь намеренно показано, как мы, оставив батарейку и электродвигатель на фиксированных местах, перевернули и скрестили по диагонали проводники от контактов.
То, как строится изображение на электротехнической схеме может оказаться важным для удобства и легкости понимания принципов ее работы.
А теперь попробуем создать рабочую электронную схему, для управления реверсом электродвигателя.
Первое, что мне пришло в голову это использование двух переключателей и двух батареек. Электромотор при помощи переключателей подключается то к одному, то к другому источнику питания.
Кстати, схему можно немного упростить, убрав из нее один переключатель.
Но использование для этих целей двух батареек вместо одной нельзя считать экономным решением.
Попробую еще немного поиграться с рисунками. Изображу электромоторчик в виде забавного существа, хватающегося поочередно руками-контактами за шины питания.
Если представить эти движения рук-контактов в режиме мультипликации, то изображение станет напоминать букву Н.
Такую схему управления реверсом электродвигателя уже можно назвать H-мостом (H-bridge). Собственно именно по этой причине фотография Тауэрского моста в Лондоне вынесена на заставку статьи.
Схема Н-моста прекрасно реализуется с помощью трехпозиционных переключателей-тумблеров включенных по классической схеме. Обратите внимание на присутствующее там перекрещивание проводов.
Есть еще один достаточно интересный вариант ручного управления, часто используемый в игрушках и реализованный на микропереключателях.
Но, поскольку у нас стоит задача управления вообще, а не только ручного управления, то в схему желательно внести какие-нибудь управляющие элементы, управляемые в свою очередь сигналами. С реле проблем нет. А вот с электронными элементами придется повозиться.
Перерисую еще раз схему H-моста в самом общем, пригодном для анализа виде.
Как видим, она содержит четыре абстрактных ключа, управляемых по диагонали.
Тут неплохо бы вспомнить упрощенное представление о транзисторах как об управляемых ключах.
Иными словами, транзистор это обычная кнопка, управляемая в случае биполярного транзистора (слева) слабым базовым током, а в случае полевого (справа) небольшим затворным напряжением. И управляющая схема в этом случае будет выглядеть очень просто - меняем кнопки на транзисторы.
Но надо сказать, что управление транзисторами в таком мосте не совсем тривиальная задача. Можно, конечно придумать схему с оптопарами в базовых цепях, можно так же наворотить еще кучу всякой электроники, согласующей уровни управляющих сигналов.
Но мы пойдем другим путем. Мы просто скажем спасибо Марку Тильдену (Mark Tilden) отцу-основателю BEAM - робототехники, который предложил весьма простое и удачное решение H-моста. Он скрутил схему по диагонали и добавил еще по одному управляющему транзистору. Минимализм - отличительный знак стиля Тильдена.
Что дало возможность управлять подобными схемами любой цифровой электронике, включая микроконтроллеры.
В реальных схемах, конечно добавляются еще некоторые дополнительные элементы.
Что впрочем, как видите, не сильно усложняет схему. Но это уже совсем другая история.
С оригиналом статьи Марка Тильдена 1997г., опубликованном в так любимом всеми фидошниками текстовом формате, когда Инет еще не был приспособлен для передачи картинок, вы можете ознакомиться по ссылке.
Благодарю за внимание!
А практическими экспериментами мы займемся в следующих статьях.
________________________________________________________________________
Другие статьи автора:
1. В хоккей играют настоящие мужчины.
3. Волшебная лампа мейкера Ала-Джина.
5. Приходите тараканы, я вас чаем угощу.
8. По следам одного школьного проекта.
10. Десакрализация гаджета или вскрытие покажет.
13. Угольный микрофон или усилитель из резистора.
14. Угольный микрофон для ленивых. Часть 2.
15. Айда к нам!)
16. Курс в курсе.
18. Отчет по курсу "Кухня непрофессионала".
19. Создание мультов в Power Point.
20. О бедном герконе замолвите слово.
21. Вечный тормоз.
22. Как мы учили собаку лаять.
24. Клуб ЖелДорМод.
