h ¿Fuga de puente en la corriente?

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He construido un puente H con el siguiente esquema.

Mi motor controla una rueda que quiero girar hacia atrás y hacia adelante. Los voltajes a las bases de los BJT son suministrados por un Arduino. El motor tiene un suministro de batería de 3V. Me preocupa que un voltaje de suministro superior a 1.4 pueda causar una conducción cruzada.

Todo funciona bien, excepto por una cosa. Cuando presiono uno de los interruptores (ya sea para hacer que la rueda gire hacia adelante o hacia atrás) es como si la corriente empezara a "fugas" y desde ese momento la rueda siempre gire lentamente hacia adelante. Si lo mantengo en posición durante un tiempo, deja de girar, pero si giro el volante con la mano o toco uno de los interruptores, vuelve a girar.

Si presiono el interruptor para hacer que la rueda / motor avance, solo gira más rápido, y si presiono el otro interruptor, gira hacia atrás (¡pero sospechosamente lentamente!).

¿Alguien tiene una idea de qué podría causar este problema? ¿Es "normal" que los transistores pierdan corriente de esta manera cuando estoy trabajando con una fuente de voltaje tan baja? ¿El circuito de la galería del circuito es defectuoso?

Gracias de antemano!

    
pregunta eli6

3 respuestas

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Ese circuito va a perder mucho tiempo. 1K no es suficiente para cualquier otra cosa que no sean los motores más pequeños. Esas resistencias sin etiquetar tendrían que ser 5 veces más que eso para evitar fugas

Una forma de evitar esta fuga es utilizar una caída de tensión fija como un diodo Zener o LED para que todas las tensiones sumen más que el suministro.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Los

LED rojos tienen una caída de aproximadamente 1.6V, que combinados con los dos VBE lo mantendrán bajo control, además los LED se ven limpios :)

He escrito 3.3V pero este circuito debería ser bueno para cualquier cosa desde 2.8V a 4.2V

    
respondido por el Jasen
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Quiero agregar más información relacionada con la respuesta de Jasen, y como quiero usar un diagrama, esta debe ser una respuesta por separado.

Para entender por qué sus transistores tienen fugas, echemos un vistazo más de cerca a la mitad de su puente H:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Ignora R5 por el momento. Tenga en cuenta que la base de Q1 nunca puede ser superior a 0,65 V, y que la base de Q3 nunca puede ser inferior a Vcc - 0,65 V. Esto significa que siempre hay una caída de voltaje en R1 y R3, y por lo tanto una corriente que fluye a través de ellos.

Cuando corta la unión a tierra con SW1, toda esta corriente fluye a través del interruptor, ya que ahora no hay voltaje en R1. Q1 está cortado, ya que no recibe corriente de base. Tenga en cuenta que también hay corriente desde R5 que fluye a través del interruptor.

Sin embargo, cuando el interruptor está abierto, la corriente a través de R5 se agrega a la corriente a través de R1. La única manera de asegurarse de que Q3 se apague es asegurarse de que la caída de voltaje en R5 sea inferior a 0,65 V. La única manera de hacer eso con este circuito es asegurarse de que R5 sea mucho más pequeño que R1.

Todo esto sirve para ilustrar por qué necesitas tener un equipo de prueba básico cuando juegas con circuitos a este nivel. Si hubiera medido algunos de los voltajes en el circuito con un multímetro simple con el interruptor abierto y cerrado, se habría dado cuenta de inmediato de que las cosas no funcionaban como esperaba y posiblemente averiguó el motivo por su cuenta.

    
respondido por el Dave Tweed
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Parece que uno solo de tus interruptores está "goteando" en todo momento. Si ha construido el circuito correctamente Y si los transistores no están dañados, esto no debería ocurrir.

Re Sw1 y Sw2.
Apagado es cerrar, cerrar o abrir, abierto.
La dirección 1 está abierta, cerrada.
La dirección 2 está cerrada.

Con SW1 Sw2 abierto, Mleft y Mright deben estar cerca del suelo.

Con SW1 Sw2 cerrado cerrado, Mleft y Mright deben estar cerca de Vcc.

En cualquiera de estos casos, el motor no puede girar. Si lo hace girar los voltajes anteriores no pueden ser correctos. Identifique qué voltaje es incorrecto y luego por qué: ya sea que la unidad base no sea la esperada o que un transistor esté dañado o que el circuito sea incorrecto. Usted debe "fácilmente" encontrar esto trabajando a través de lo anterior y luego haciendo un seguimiento de las implicaciones cuando un voltaje no es como debería ser.

AÑADIDO

La información adicional deja claro lo que está sucediendo:

  

Las resistencias sin etiquetar son de 100 ohmios. El motor consume alrededor de 100 mA (un poco menos, alrededor de 98) cuando está conectado directamente al suministro. Los transistores PNP son 2N4403 y yo uso 2 transistores NPN diferentes: BC182 & 2N3904. El BC182 solo admite 100 mA, los demás tienen una clasificación más alta, pero el motor realmente no supera ese nivel ... Mi Arduino suministra 5 voltios, con las resistencias que deberían tener 4.5 mA a la base, no estoy seguro de cómo Interprete las hojas de datos para determinar si esto es suficiente para la saturación.

Llame a los resistores de 4 x 100 Ohm RLU RRU RLL RRL (R_left_upper, R_right_upper ...). 100 ohmios es demasiado bajo en este contexto en relación con R5 y amp; R6 resistencias 1K. Tener Sw1 abierto y eliminar R6 por ahora. Luego: con el suministro de 3V, Q3b (base Q3) estará aproximadamente 0.6V por debajo del suministro = 2.4V con el suministro de 3V. Q1b = anout 0.6V. Por lo tanto, V a través de RLu + Rll = (2.4 - 0.6) = 1.8V, así que a través de RLu y Rll ~ = V / I = 1.8 / 200 = 9 mA. Esto fluye tanto en la base Q1 como en la base Q2 para que puedan admitir la corriente del colector Beta x Ib como corriente de "disparo". Si ahora cierra, Sw1 Q1 está desactivado y Q3 activado según lo previsto. PERO si abre SW1 y vuelve a agregar R6, 1K no es suficiente para atraer el punto central de RLu y RLl hacia arriba lo suficiente como para apagar Q1. Por lo tanto, cuando un interruptor está abierto, el transistor superior se colocará en modo de conducción parcial.

Agh, por aquí veo que Dave Tweed ha dicho lo que estoy diciendo :-) :-(.
Así que más brevemente.
Para superar el efecto anterior, el pullup debe causar el divisor si Rlu, Rll, R6 y los dos "diodos" de la base permiten que el pullup desactive Q3.
Para hacer esto, quiere que R6 tire RLu_b más cerca que ~ = 0.6V de la fuente superior. A grandes rasgos (Vcc-Vbe_Q1) x R6 / R6 + Rll) < 0.6V.
Con Vcc = 3V y VBe_Q1 = 0.6V (estará cerca pero será diferente a esto) luego RLu < ~ 100 x 0.6 / (3-0.6) = < 25 ohmios.
Esto es "bastante bajo".
En su lugar, puede aumentar los 4 x 100 Ohms a un valor más alto y quizás disminuir un poco R5, R6.

Hoja de datos de BC182 aquí

A una corriente de motor de 100 mA, el BC182 tiene una Beta media nominal (ganancia de corriente) de 80, pero eso es un Vce alto, por lo que Beta es ~ = 25.
Para 100 mA IC, entonces necesita Ib = 4 mA.
Cuando la corriente de base fluye a través de un pullup R6 y Rll y Q1b, se desea una resistencia total inferior.
R = V / I = (Vcc-Vbe) / I = (3-0.6) V / 4mA = 600 Ohmios.
Eso es R6 + RLl.
Y necesitas R6 < < Rll, etc. como arriba.
...

    
respondido por el Russell McMahon

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