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Circuitos Puente H

 

Ingeniero Fernando Ruiz

comentarios y sugerencias blog

Fecha de publicacion 4 de Julio 2012.

 

Puente H

 

Introduccion

 

En esta pagina se expone brevemente el funcionamiento del circuito Puente H y se comparten diferentes diseños electronicos de este circuito que e desarrollado hasta el momento.

Espero que la informacion que les comparto les sea de gran ayuda en sus proyectos electronicos, la verdad es dificil encontrar informacion util y sencilla para desarrollar este tipo de circuitos, pero con esta publicacion intento cambiar eso.

 

Desarrollo

 

El Circuito Puente H tiene la función de controlar el giro y la potencia que se administra a los motores de corriente directa.

 

hbri1

Diagrama basico de Puente H

El término "puente H" proviene de la típica representación gráfica del circuito. Un puente H se construye con 4 interruptores (mecánicos o mediante transistores). Cuando los interruptores S1 y S4 están cerrados (y S2 y S3 abiertos) se aplica una tensión positiva en el motor, haciéndolo girar en un sentido. Abriendo los interruptores S1 y S4 (y cerrando S2 y S3), el voltaje se invierte, permitiendo el giro en sentido inverso del motor. Con la nomenclatura que estamos usando, los interruptores S1 y S2 nunca podrán estar cerrados al mismo tiempo, porque esto cortocircuitaría la fuente de tensión. Lo mismo sucede con S3 y S4.

 

 

 

hbri

 

Tabla de Verdad para operacion del Puente H
S1 S2 S3 S4 Resultado
1 0 0 1 El motor gira en avance
0 1 1 0 El motor gira en retroceso
0 0 0 0 El motor se detiene bajo su inercia
1 0 1 0 El motor frena (fast-stop)

 

 

Lo más habitual en este tipo de circuitos es emplear interruptores de estado sólido (como Transistores o Mosfets), puesto que sus tiempos de vida y frecuencias de conmutación son mucho más altas. En convertidores de potencia es impensable usar interruptores mecánicos, dado su bajo número de conmutaciones de vida útil y las altas frecuencias que se suelen emplear. Además los interruptores se acompañan de diodos (conectados a ellos en paralelo) que permitan a las corrientes circular en sentido inverso al previsto cada vez que se conmute la tensión, puesto que el motor está compuesto por bobinados que durante breves períodos de tiempo se opondrán a que la corriente varíe.

 

Acontinuacion se exponen diversos disersos diseños electronicos de puente H que he desarrollado, espero que les sean utiles.

 

Puente H con relevadores

 

Introduccion

 

El circuito Puente H con relevadores es un diseño simple, con el cual se puede controlar el encendido , la direccion del giroy el frenado del motor DC. Este circuito es apropiado para aplicaciones simples donde no es necesario el control de velocidad.

 

Desarrollo

 

Caracteristicas y Funciones

 

  • Amperaje maximo 8A (es necesario estañar las pistas)
  • Voltaje de operacion de 5V, 9V y 12V (dependiendo de los reles utilizados)
  • Señales de control de de 3 a 6V
  • Control bidirecional del giro

 

 

Software de diseño electonico

 

  • Eagle layout editor 5.11.0

 

Material:

 

  • 2- relevadores ( de 5V ,9V o 12V dependiendo la necesidad)
  • 2- Diodos de 1 Ampere
  • 2- 2n2222
  • 2- 1k
  • 3- Terminales de bloque 2x
  • 1- tablilla de cobre 8x7cm

 

 

Diagrama electronico

 

ph1

 

Nota: Debido a la sencilles de este diseño no se especifican la relacion de los componentes del diagrama con el componente fisico, es decir, no se agrega una tabla donde se especifique que R1= 1k.

 

ph11

 

Fotos del ensamble

 

pp1

 

Nota: En este ensamble no se instalaron diodos de seguridad, pero es necesario ponerlos.

Tambien seria de gran utilidad poner un capacitor de 2200uf en paralelo con el voltaje de la bateria (de voltaje a tierra, se puede montar en la tablilla) para evitar daños a la bateria y errores en el suministro de energia a otros circuitos, debido a que el encendido de motores provoca una disminucion momentanea del voltaje de la bateria.

 

Puente H con relevadores y control de potencia

 

Introduccion

 

El circuito Puente H con relevadores y control de potencia es un diseño simple, con el cual se puede controlar el encendido , la direccion del giro , la velocidad y el frenado del motor DC. Este circuito es apropiado para aplicaciones simples donde se requiere controlar la velocidad y el giro del motor de una manera manual.

Este diseño consta de dos tablillas electronicas que se conectan entre si, pero es posible combinarlo en una sola.

Cabe destacar que este diseño cuenta con dos tipos de voltaje, el voltaje de operacion del puente H y el voltaje alimentacion de motores.

Un ejemplo de como se puede utilizar este circuitos es utilizar bateria de 6V a 4A y en el diseño con unos relevadores de 5V. A la hora de conectar se conectará el circuito de regulación a la bateria y la salida de éste al voltaje de alimentacion del puente H. Por otro lado se conecta la bateria al puente H directamente al voltaje de operacion (hay que tener encuenta que el voltaje de operacion esta limitado por el voltaje de los relevadores utilizados).

Una vez que apliquemos voltaje y tierra al bloque del control de las señales, el motor girará en un sentido y se podra aumentar y disminuir la velocidad del motor con el potenciometro del la tablilla de regulacion.

 

Desarrollo

 

Caracteristicas y Funciones

 

Puente H

  • Amperaje maximo 8A (es necesario estañar las pistas)
  • Voltaje de operacion de 5V, 9V y 12V (dependiendo de los reles utilizados)
  • Voltaje de Alimentacion de motor de 0V a 16V
  • Señales de control de de 3 a 6V

Regulador de Voltaje variable con arreglo de potencia

  • Amperaje maximo 8A (es necesario estañar las pistas y es necesario tener buenos disipadores de calor)
  • Voltaje de operacion de 3V a 24V
  • Regulacion variable de voltaje de salida
  • Ideal para para conectarse a una bateria

 

Software de diseño electonico

 

  • Eagle layout editor 5.11.0

 

Material:

 

Puente H

  • 2- relevadores ( de 5V ,9V o 12V dependiendo la necesidad)
  • 2- Diodos de 1 Ampere
  • 2- 2n2222
  • 2- 1k
  • 2- Terminales de bloque 2x
  • 1- Terminales de bloque 3x
  • 1- tablilla de cobre 10x7cm

 

Regulador de Voltaje variable con arreglo de potencia

  • 1- LM317
  • 2-Tip41
  • 1-Potenciometro de 10k
  • 1-10uf
  • 2- Terminales de bloque 2x
  • 1-220R
  • 1- tablilla de cobre 10x7cm

 

 

Diagrama electronico Puente H

 

ph2

 

ph22

 

 

Regulador de Voltaje variable con arreglo de potencia

 

 

phf2

 

phf22

 

Fotos de los ensamble

 

pp2 pp3

 

Nota: En este ensamble no se instalaron los diodos de seguridad, pero es necesario ponerlos.

Tambien seria de gran utilidad poner un capacitor de 2200uf en paralelo con el voltaje de la bateria ( de voltaje a tierra,

se puede montar en la tablilla)para evitar daños a la bateria y para evitar errores en el suministro de energia a otros

circuitos,debido a que el encendido de motores provoca una disminucion momentanea del voltaje de la bateria.

 

 

Puente H L293

 

Introduccion

Existen algunos circuitos integrados que nos permiten el control de motores de corriente directa de una manera

mas sofisticada que los puentes H en base a reles, uno de estos es el circuito Puente H L293.

El circuito L293 es una opcion practica para el control de motores de corriente directa con un consumo menor a 1A

y el manejo de voltajes no mayores a 36V.

Tambien es utilizado para el control de motores a pasos bipolares, pero en esta reseña solo se hablara acerca

de su función como puente H.

 

Desarrollo

Se diseño un Puente H en base al circuito L293 con la capacidad de controlar dos motores de corriente directa

simultaneamente, el cual cuenta con un bloque de alimentacion (Valimentacio,Vcontrol y tierra), dos bloque

de señales de control y dos bloques para la conección de los motores.

Nota:el voltaje control es una referencia que utiliza el circuito integrado, es necesario conectarlo directamente

al voltaje del dispositivo que emite las señales de control.

 

Caracteristicas y Funciones

 

  • Amperaje maximo 1A
  • Voltaje de operacion de 4.5V a 36V
  • Señales de control de de 3 a 7V
  • Control bidirecional del giro
  • Control de velocidad (Mediante tecnica PWM)
  • Control de dos motores simultaneamente

 

Datasheet de puente H L293: http://idmax.free.fr/Aide/Stepper/l293.pdf

 

 

Software de diseño electonico

 

  • Eagle layout editor 5.11.0

 

Material:

 

  • 1- L293 (circuito integrado puente H) (IC1)
  • 8- Diodos de 1 Ampere (D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8)
  • 1- Capacitor de 2200uf (C1)
  • 1- Capacitor de 10uf (C2)
  • 4- Terminales de bloque 2x (X1,X2,X3,X4)
  • 1- Terminales de bloque 3x (X5)
  • 1- tablilla de cobre 8x6cm

 

 

Diagrama electronico

 

dias293

 

pcb293

 

 

 

Puente H L298

 

Introduccion

El circuito integrado L298 es otra opcion practica para el control de motores de corriente directa con un consumo menor

a 2A y el manejo de voltajes no mayores a 46V.

 

Desarrollo

Se diseño un Puente H en base al circuito L298 con la capacidad de controlar dos motores de corriente directa

simultaneamente, el cual cuenta con un bloque de alimentacion (Valimentacio,Vcontrol y tierra), dos bloque

de señales de control y dos bloques para la conección de los motores.

Nota:el voltaje control es una referencia que utiliza el circuito integrado, es necesario conectarlo directamente

al voltaje del dispositivo que emite las señales de control.

 

Caracteristicas y Funciones

 

  • Amperaje maximo 2A
  • Voltaje de operacion de 4.5V a 46V
  • Señales de control de de 4.5 a 7V
  • Control bidirecional del giro
  • Control de velocidad (Mediante tecnica PWM)
  • Control de dos motores simultaneamente

 

Datasheet de puente H L298:http://www.datasheetcatalog.org/datasheet2/2/052daje928cw7pc0uqs1ipyryppy.pdf

 

Software de diseño electonico

 

  • Eagle layout editor 5.11.0

 

Material:

 

  • 1- L298 (circuito integrado puente H) (IC1)
  • 8- Diodos de 1 Ampere (D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8)
  • 2- Capacitor de 2200uf (C1)
  • 4- Terminales de bloque 2x (X1,X2,X3,X4)
  • 1- Terminales de bloque 3x (X5)
  • 1- tablilla de cobre 8x7cm
  • 1- Disipador de calor para el integrado

 

Diagrama electronico

 

p298dia

 

p298pch

 

Puente H L 298 configuracion para mas potencia

 

Introduccion

Hay situaciones donde se necesita del manejo de corrientes mas altas para el control de motores de corriente

directa, y pues exite una forma de manejar mas amperaje de salidad con en el circuito integrado L298, acontinuacion se las muestro.

La tecnica consiste en solo puentear las entradas (pines de señales de control) y la salidas (pines de salidad de potencia)

para asi conseguir el doble de corriente en nuestra aplicación.

 

Desarrollo

Se diseñó un Puente H en base al circuito L298 con la capacidad de controlar un motor de corriente directa,

el cual cuenta con un bloque de alimentacion (Valimentacio,tierra), un bloque

de señales de control(señales de control y Vcontrol), y un bloque para la conección del motor.

Nota:el voltaje control es una referencia que utiliza el circuito integrado, es necesario conectarlo directamente

al voltaje del dispositivo que emite las señales de control.

 

Caracteristicas y Funciones

 

  • Amperaje maximo 4A
  • Voltaje de operacion de 4.5V a 46V
  • Señales de control de de 4.5 a 7V
  • Control bidirecional del giro
  • Control de velocidad (Mediante tecnica PWM)
  • Control de un motor

 

Datasheet de puente H L298:http://www.datasheetcatalog.org/datasheet2/2/052daje928cw7pc0uqs1ipyryppy.pdf

 

Software de diseño electonico

 

  • Eagle layout editor 5.11.0

 

Material:

 

  • 1- L298 (circuito integrado puente H) (IC1)
  • 4- Diodos de 1 Ampere (D1,D2,D3,D4)
  • 1- Capacitor de 2200uf (C2)
  • 1- Capacitor de 10uf (C1)
  • 2- Terminales de bloque 2x (X2,X3)
  • 1- Terminales de bloque 3x (X4)
  • 1- tablilla de cobre 6x8cm
  • 1- Disipador de calor para el integrado

 

 

Diagrama electronico

 

p298dia2

 

p298pcb2

 

Puente H de Mosfects

 

Introduccion

Para finalizar con el articulo de los puentes H, les presento el puente H en base a Mosfects. Esta version de

puente H es la de mayor potencia que he diseñado para controlar motores de corriente directa. Gracias a la

tecnologia Mosfect podemos diseñar puentes H por nuestra cuenta cuando los integrados anteriores no cumplan

con los requerimientos de potencia.

 

Desarrollo

Se diseñó un Puente H en base Mosfects (canal N y canal P) con la capacidad de controlar un motor de corriente directa,

el cual cuenta con un bloque de alimentacion (Valimentacio,tierra), un bloque

de señales de control(señales de control), y un bloque para la conección del motor.

 

Caracteristicas y Funciones

 

  • Amperaje maximo 8A
  • Voltaje de operacion de 4.5V a 24V
  • Señales de control de de 4.5 a 10V
  • Control bidirecional del giro
  • Control de velocidad (Mediante tecnica PWM)
  • Control de un motor

 

Software de diseño electonico

 

  • Eagle layout editor 5.11.0

 

Datasheet de Mosfect canal N:http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf640n.pdf

Datasheet Optoacoplador http://www.me.umn.edu/courses/me2011/arduino/technotes/4N33.pd

 

Material:

 

  • 2- IRF640N (Mosfet) (Q1,Q2)
  • 2- TN2925 (Mosfet) (Q3,Q4)
  • 2- 4N32 (optoacoplador) (IC1,IC3)
  • 1- Capacitor de 2200uf (C2)
  • 1- Capacitor de 10uf (C1)
  • 3- Terminales de bloque 2x (X1,X2,X3)
  • 1- tablilla de cobre 8x7cm
  • 2- Resistencia de 1k (R4,R2)
  • 2- Resistencia de 220 ohms (R3,R1)
  • 4- Disipador de calor para el integrado

 

 

Diagrama electronico

 

pmosdia

 

pmospcb

 
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