ponte h
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Ponte H
Ponte H se trata de um circuito elétrico capaz de controlar motores de corrente contínua (DC) diretamente a partir de sinais elétricos, permitindo desde o controle de sentido de giro até o controle de potência e velocidade.
Para o robô construído pela Equipe Labiras, foi preciso construir uma ponte H capaz de suportar elevada potência, usando, para isso, os transistores de efeito de campo – FET. O FET usado na ponte H foi o IRF3205, que, segundo seu fabricante, suporta até ±75A.
O transistor FET é um dispositivo controlado por tensão onde a tensão no pino gate controla a corrente na saída, chamada de corrente de drain-source. A tensão no gate tem que ser maior que a tensão de gatilho (Vgs), geralmente entre 2 e 4 Volts acima para a maioria dos FETs canal N. Essa tensão deve ser medida entre o pino gate e o pino source do transistor. Como no nosso robô existe apenas uma fonte de tensão para os motores, foi preciso construir um circuito capaz de dobrar a tensão da bateria para que os transistores FET fossem habilitados.
A Figura 1 apresenta o esquema do dobrador usado, que utiliza a técnica “charge pump” para dobrar a tensão, empregando um 555 como oscilador para chavear os capacitores e os diodos.
R4
DC7
Q3
GND
1VCC
8
TR2
TH6
CV5
U1
555
D11N4007
D2
1N4007
C2
10u
C310u
D2(K)
C10.022u
VCC
VCCPIN
GRNDPIN
J3PIN
R115k
R2
2k2
Figura 1- Dobrador de tensão
Por causa do alto custo dos FETs tipo P, foi construído uma ponte H numa configuração que usa apenas FETs tipo N. Tal esquema é mostrado na Figura 2, abaixo.
Q1IRF3205
Q2IRF3205
Q3
IRF3205
Q4
IRF3205
1 2R1
100
1 2R2
1K
Q1(S) Q3(S)
1 2R3
10k
1 2R4
10k
VCC
Q5BC548
Q6BC548
Q7BC558
Q8BC558
1 2R7
10k
1 2R8
10k
1 2R9
100
1 2R10
1k
1 2R11
10k
1 2R12
10k
Q1(G)
Q4(G)
DOBRADORPIN
Chave 1
Chave 2
Figura 2- Ponte H usando apenas FETs canal N
No esquema da Figura 2, os transistores Q5, Q6, Q7 e Q8 são usados para amplificar o sinal enviado pelo arduino. Os transistores Q1, Q2, Q3 e Q4 são os FETs responsáveis pelo o funcionamento da nossa ponte h de potência.
Quando a chave 1 for habilitada, Q1 e Q4 serão habilitados consequentemente, fazendo com que a corrente flua pelo motor fazendo girar no sentido horário, quando a chave 2 for habilitada, de forma análoga Q2 e Q3 serão habilitados fazendo o motor girar no sentido ante-horário.
Esta configuração, a ponte-h pode receber um sinal do tipo pwm nas suas entradas, a fim de controlar por quanto tempo os transistores ficarão ativos e, assim, dosar a potência entregue ao motor e, consequentemente, controlar sua velocidade.
REFERÊNCIAS
[1] FILHO, Daniel O. Basconcello. “Pont-H 12V 40 Amperes”. [Consult. 2013-03-03].Disponível na WWW. <URL: http://www.robotizando.com.br/artigo_ponte_h_pg1. php>.
[2] BARCELOS, Arlei; GONÇALVES, José Newton Coelho; FLORES, Maxsuel; BARBOSA, Warllem. “SISTEMA DE CONTROLE E MOTORIZAÇÃO DE CADEIRA DE RODAS”. [Consult. 2013-03-03].Disponível na WWW. <URL: http://www.aedb.br/seget/artigos08/445_Cadeira%20de%20rodas%20motorizada.pdf>.
ANEXO I - ESQUEMÁTICOS
A) DOBRADOR
B) PONTE-H
DADOS
JOSÉ ILTON DE OLIVEIRA FILHO
RENAN DE CALDAS PEREIRA BONA
WILK COELHO MAIA
Ranoyca Nayana Alencar Leão e Silva. (Silva, R. N. A. L)
Curso de Engenharia Elétrica - CEE, Universidade Federal do Piauí - UFPI,Campus Universitário Ministro Petrônio Portella - Centro de Tecnologia - CT, Bloco 08,- Bairro Ininga - Teresina - PI