Ponte H

Por estes dias recebi um daqueles projetinhos de colégio... mais para ajudar que fazer. Mas acabei fazendo.Para não deixar a prática ficar sem a teoria. Resolvi descrever um pouco de um artifício usado em circuitos de potência. As configurações de pontes H são as mais diversas.  Mas o conceito se aplica a todos.

Uma ponte H, nada mais é um circuito eletrônico que permite comutar a tensão na carga. Isto é, com base em uma lógica de comando, a corrente pode fluir num sentido, ora em outro. Em outras palavras: inversão de polaridade. ;)

No esquema abaixo, temos o circuito típico de uma ponte H. Como eu disse, existem várias formas de projetar uma. Usei o modelo NPN/PNP pois é mais fácil de entender o que acontece, e se o usuário quiser implementar, é mais seguro. Veja o esquema abaixo:

O funcionamento é simples. Basta aplicar alguma tensão nos pontos indicados (reverse/forward inputs). Para facilitar o entendimento, seja "0" a ligação ao terra (ou negativo) e "1" ao positivo.

Pelo visto os fluxos que importam e surtem efeitos são os "0"-"1" e "1"-"0" . Nos demais nem flui corrente... então não há ativação do motor.

Esse é o princípio do funcionamento da Ponte H. Na verdade esse circuito é bastante útil quando precisa de alguma forma tirar vantagem da inversão da polarização. Motores DC é um caso muito comum.

Veja que os transistores em muitos casos conduzem direto sem resistência limitadora nos seus coletores ou emissores, somente a resistência da carga é que vai limitar alguma coisa... por isso fique antenado, transistorzinho barato-chinfrim de sinal ou baixa corrente aqui não tem vez! Se usar, vai queimar!

Diodos de Proteção

Entre coletores e emissores de cada transistor, devemos ter um diodo de proteção para o caso de comutarmos cargas indutivas. Motivo? Óbvio... Pela lei de Lenz, Lorenz e... blá blá blá, uma carga indutiva quando tem o seu fornecimento de corrente cessado, o campo magnético criado e circundante é capaz de gerar uma tensão em oposição... blá,blá,blá!

Os diodos de proteção são para isso, caso o motor gere uma tensão em resposta ao corte de energia ou troca de polarização, o diodo irá drenar essa carga nociva ao terra (ou ao potencial de alimentação, se for o caso). Os diodos NÃO deverão ser 1N4148, BAT54 ou qualquer outro de sinal ou baixa corrente. PODE usar o 1N4007, mas o melhor mesmo é usar um do tipo schottky 1N5819 ou UF4007 - fast recovery diodes.

Abaixo o exemplo de uso desses diodos:

Circuito

Com base no circuito acima, implementei um pequeno shield para Arduino. Veja o layoute abaixo. Quem tiver interesse nesse circuito, entre em contato. Quando eu tiver um repositório on-line atualizarei o este post.

No shield temos os principais pontos: J1, J2 e J3. J1 é a conexão com o motor. J2 é a entrada de alimentação - CUIDADO! Este porto NÃO TEM proteção. Se inverter a polaridade da alimentação aqui, os diodos de proteção irão queimar! J3 é o ponto de conexão de controle, onde o Arduino irá comandar o funcionamento do circuito.

O valor dos resistores não tem mistério: coloca 1K para todo mundo!

ATENÇÂO: Não convém usar VIN e +5V do arduino para alimentar este circuito. Utilize uma fonte em separado.

Vista dos componentes

Lado da Solda

É isso aí! Guarde este artigo. Em breve irei voltar a esse mesmo assunto numa outra abordagem!