Ponte H

O Circuito

Vários projetos de robótica necessitam movimentar algo, usando motores que devem girar em duas direções. Um motor elétrico de corrente contínua pode facilmente girar em duas direções. Para isso usa a alternância da polaridade da sua fonte de alimentação, a qual pode ser facilmente implementada com o uso de um relé com duas chaves eletromecânicas. Executando a simulação a seguir você pode observar a inversão da rotação do motor quando do pressionamento do botão de pressão. Clicando no botão "Iniciar Simulação" para poder efetivamente usar o circuito.

A Ponte H proposta aqui, executa uma operação similar a do circuito anterior, mas usando de componentes eletrônicos. O componente básico usado neste circuito é o transistor, o qual é configurado como chave eletrônica. Um exemplo do uso do transistor como chave pode ser encontrado no post do Inversor. Na simulação a seguir você pode visualizar o circuito responsável pela inversão de polaridade, assim como executar o processo. Para execução apenas uma das chaves, ao mesmo tempo, deve estar voltada ao polo positivo da fonte de alimentação.

O desenvolvimento desta simulação teve como base as diretrizes encontradas no texto de Luís Patsko, no qual o leitor pode ter informações muito mais detalhadas sobre o funcionamento deste circuito.

Material Necessário

A substituição do relé por resistores e semicondutores, além de deixar o circuito mais rápido, o torna mais fácil de ser desenvolvidos por metarreciclagem (relés não são fáceis de ser encontrados). Os resistores de 1KΩ (Figura 1), assim como os transístores, diodos e chaves comutadoras, são comumente encontrados em qualquer circuito de rádio ou televisão antigos. Os transístores são NPN e PNP de uso geral de ganho similar, ou equivalente. Os diodos apenas devem ser iguais. A bateria de 9 volts pode ser facilmente substituída por pequenas fontes de alimentação de antigos carregadores de celular e outros. Qualquer motor obtido em brinquedos a pilha pode ser usado. Para o caso específico deste produto, que irá usar de simulador para demonstrar o processo de montagem, todos os materiais já estão disponíveis TinkerCAD.

Montagem e Uso

A prototipagem é bem simples e seu processo de desenvolvimento pode ser observado na Figura 2, onde é apresentada a sequência de execução com slides obtidos do próprio ambiente de simulação. Para facilitar o acompanhamento das conexões foi adicionada uma imagem do circuito. O processo de montagem em protoboard segue o procedimento padrão, ou seja, cada componente é inserido, sendo observada a sua ligação direta com os outros componentes. Após esta operação são inseridos os fios de ligação e finalmente a conexão com a fonte de alimentação.

Uma Ponte H normalmente usada em projetos de robótica permite que apenas um sinal de controle execute a alternância de direção - diferente das duas chaves do circuito do circuito anterior. O circuito da Figura 3 adiciona um CI CMOS 4001, também de baixo custo, para facilitar o controle e implementar uma interface com um microcontrolador. A figura mostra o diagrama lógico do circuito da ponte H, que sem a inclusão do CI teria que usar duas portas digitais para inserir os sinais de giro do motor e uma terceira para controlar o fornecimento de energia para o motor. Nesta implementação, ao invés de três sinais do microcontrolador, são necessários apenas dois, um para o controle de energia (L/D) e outro para a direção (F/R).

Para Fazer e Saber Mais

• • Eletricidade: Acionamento de Motores Elétricos.

  • Como Funciona o Motor de Corrente Contínua.

  • Tutorial: Montagem da Ponte H.

• Relé.

• Motores de Corrente Alternada.