H-sild

Allikas: Vikipeedia
Jump to navigation Jump to search
Punaselt on välja toodud H-silla skeem

H-sild on elektroonikalülitus, mis võimaldab rakendada seadmele või koormisele pinget mõlemas suunas. Selliseid lülitusi kasutatakse robootikas ning paljudes elektriseadmetes, et alalisvoolumootorid mõlemas suunas käima panna.[1]

Inverterid, vahelduvvoolu muundurid, elektriajamid ning muu jõuelektroonika kasutavad kõik mingil moel H-silda.

Üldiselt[muuda | muuda lähteteksti]

H-sillad on olemas integraalskeemidena või kokku pandavad diskreetsetest elektroonikakomponentidest.[1]

Mõiste H-sild tuleneb seadme tavalisest graafilise esituse vormist, kus lülitid on h-kujuliselt mootori ümber asetatud. H-sild koosneb neljast lülitist (transistorist või lülitist, transistori on võimalik juhtida elektriliselt ja lülitit mehaaniliselt). Esimesel joonisel rakendub mootorile positiivne pinge, kui sulgetakse lülitid S1 ja S4, lülitite S3 ja S2 sulgemisel (S1 ja S4 avatult) rakendub mootorile vastassuunaline pinge ning mootor hakkab teisipidi tööle. Lülitid S1 ja S2 ei tohi olla kunagi korraga suletud, sest vastasel juhul tekib lühis pinge allika otstel. Sama kehtib ka lülitite S3 ja S4 kohta.

Kasutades väikeseid voolusid, on võimalik mootoreid kontrollida integreeritud komponendiga. Suuremate voolude korral on tarvis kasutusele võtta võimsustransistorid.[2]

Toimimine[muuda | muuda lähteteksti]

Kaks tavalist H-silla olekut

Analoogjuhtimine[muuda | muuda lähteteksti]

H-silda kasutatakse valdavalt mootori pöörlemissuuna vahetamiseks, kuid see võimaldab ka mootorit pidurdada, kui lühistada mootori terminalid või lasta mootoril veereda seismajäämiseni (kõik lülitid on avatud). Järgnev tabel võtab kokku kõikvõimalikud lülitite asendid ning nende tulemused.

S1 S2 S3 S4 Tulemus
1 0 0 1 Mootor pöörleb paremale
0 1 1 0 Mootor pöörleb vasakule
0 0 0 0 Mootor veereb vabalt
0 1 0 1 Mootor pidurdab paremale
1 0 1 0 Mootor pidurdab vasakule
1 1 0 0 Lühis
0 0 1 1 Lühis
1 1 1 1 Lühis

Digitaalne juhtimine[muuda | muuda lähteteksti]

Kujutatud on H-silla DRV8837 integraalskeemi jalgade väljaveo plaat. Seda kasutatakse testimise eesmärgil parema ligipääsu saamiseks

Digitaalselt on võimalik H-silda juhtida, kasutades mikrokontrollerit, mille digitaalsed väljundid ühendatakse vastava skeemi külge. Mikrokontrollerit kasutades on võimalik seejärel sulgeda ning avada lülitid digitaalselt. Kasutades pulsilaiusmodulatsiooni, on võimalik lisaks suunale määrata ka mootori pöörlemiskiirust, mis võimaldab veel suurema kontrolli alalisvoolumootori üle ning võimaldab alalisvoolumootorit kasutada mitmeti.[2]

Konstruktsioon[muuda | muuda lähteteksti]

Releed[muuda | muuda lähteteksti]

H-silda saab konstrueerida näiteks releedega.[3] Releed on siiski kogukad ning nendega kaasneb mehaaniline kulumine.

N- ja P-kanali pooljuhid[muuda | muuda lähteteksti]

Pooljuhist valmistatud H-sildades kasutatakse tavaliselt vastandlike polaarsustega seadmeid, nagu näiteks bipolaartransistore või P MOSFET-e, mis on ühendatud kõrge pingega liinile ning NPN-bipolaartransistore või N MOSFET-e, mis on ühendatud madala pingega liinile.

Transistorid on pooljuhtseadmed, millel esineb ka takistus, seetõttu lähevad nad kuumaks, kui voolu kaua juhivad. Seepärast kasutatakse H-sillana valdavalt MOSFET-e, mis on palju efektiivsemad ning ei lähe nii kuumaks.

Suurima kasuteguriga H-silla saab, kui kasutada N MOSFET-i transistore mõlemal liinil. Sellepärast, et N MOSFET-il on vaid kolmandik P MOSFET-i takistusest avatud olekus. Sellega kaasneb ka skeemi keerukus, sest kõrgema pingega liinil olevaid N MOSFET-e on vaja juhtida veel kõrgema pingega. Keerukust on võimalik vältida, kasutades spetsiaalseid mikroskeeme, kus on pinge tõstmine kivi sees ära lahendatud. [4]

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. 1,0 1,1 Al Williams (2002). Microcontroller projects using the Basic Stamp. Focal Press. ISBN 978-1-57820-101-3. 
  2. 2,0 2,1 "Alalisvoolumootor". Roboticlab.eu. Vaadatud 07.11.2015. 
  3. www.nvhs.wordpress.com/project/catspberry/motor-controller/
  4. www.tonusamuel.blogspot.com.ee/2010/08/h-bridgeh-sild.html