Como montar uma Ponte H com relés
A Ponte H é um tipo de circuito eletrónico muito usado para controlar motores elétricos CC (corrente contínua). Através das portas de controlo, pode-se ligar e desligar o motor, além de poder alterar o sentido de rotação do motor.
Atualmente existem inúmeros módulos de Ponte H que usam chips dedicados. Mas um inconveniente é que para circuitos com maior corrente, os módulos são bem mais caros.
Por isso, criamos este tutorial para aprender a montar uma Ponte H com relés. A ponte H deste tutorial pode controlar motores CC com escova (Brushed) com corrente de até 10 amperes.
Usando um módulo com dois relés, que são bem baratos, podemos montar um circuito de Ponte H. Uma vantagem da Ponte H com relés é também a segurança, pois ao usar os relés é impossível criar um curto-circuito na fonte.
Outro objetivo deste tutorial é o caráter instrutivo. Com os relés torna-se mais fácil entender como uma ponte H funciona.
Uma limitação da Ponte H com relés, é que não suporta o controlo de velocidade (PWM) do motor. Não é possível ativar um relé com uma frequência de pulsos. Isso danificaria os relés!
Como funciona a Ponte H
Esta ponte tem esse nome pois o circuito eletrónico tem a forma da letra H. Vamos imaginar os contatos dos relés como chaves, no diagrama abaixo.
CH CE (chave de cima da esquerda) | CH CD (chave de cima da direita) | CH BE (chave de baixo da esquerda) | CH BD (chave de baixo da direita)
Contatos dos relés da Ponte H
Quando as chaves CH CE e CH BD são acionadas, a corrente passará da esquerda para a direita. E quando acionadas as chaves CH CD e CH BE , a corrente passará no sentido inverso, isto é, da direita para a esquerda. Bem simples.
Quando o sentido da corrente no motor é alterado, o sentido da rotação do eixo também é alterado.
Sentido das correntes nos relés
Módulo com 2 Relés
O módulo com 2 Relés tem um circuito de controle através de acopladores ópticos. Isto é bom para isolar as portas do microcontrolador e do circuito de acionamento dos relés.
Módulo com 2 relés
As portas de controlo dos relés são os pinos IN1 e IN2. Por exemplo, para acionar o relé K1, a porta do microcontrolador conectada no pino IN1 deverá estar no nível baixo (LOW).
Existe um Led em série com cada entrada do acoplador ótico. Portanto, quando a porta é ativada o LED acende. A alimentação do módulo tem que ser 5V (pino +5V).
Não use uma tensão maior ou menor do que 5V, pois poderá queimar o relé (tensão maior) ou então o relé não poderá ser acionado (tensão menor).
Se quer usar relés com 12 V, procure um outro módulo de relés. Não se esqueça de conectar o terra (GND) do módulo com o GND do Arduino. Mantenha o jumper entre os pinos JD-VCC e VCC. Dessa forma, a alimentação dos relés será de 5V através do pino +5V.
Os pinos dos contatos dos Relés são NA (normalmente aberto), COM (comum) e NF (normalmente fechado). Isto é, enquanto o relé estiver desativado, a ponta comum estará conectada no contato NF. Quando o relé for acionado, a ponta comum será conectada no contato NA.
Veja abaixo o Datasheet do relé Songle SRD-05VDC-SL-C. Este relé trabalha com 5 Volts e a corrente na bobina é de 70 mA. A corrente máxima nos contatos não pode ser maior que 10 amperes.
Diagrama eletrónico do Módulo de 2 Relés
Este é o diagrama eletrónico do Módulo de 2 Relés:
Diagrama do Módulo com 2 Relés
Ponte H com Arduino
O circuito abaixo é uma montagem de uma Ponte H básica com um Módulo com 2 Relés. Veja que nesta montagem estamos a alimentar o motor com uma tensão de 12 V.
Verifique as especificações do seu motor, para saber qual é a tensão de alimentação e a corrente necessária para o mesmo.
Importante: a corrente de operação da fonte de alimentação precisa suportar a corrente do motor!
Isto é, se a corrente do motor for 5 amperes, a fonte precisará de fornecer essa quantidade de corrente.
Como estamos a usar relés para controlar o motor, o terra (GND) deste circuito não precisa de estar conectado no terra (GND) do Arduino. Esta é mais uma vantagem do uso dos relés. Os circuitos são totalmente isolados um do outro. Mas nada impede que conecte os pinos terra (GND) juntos.
Conectamos o pino IN1 no pino D4 do Arduino, e o pino IN2 no pino D5. Se for usar outros pinos do Arduino, será necessário modificar o programa.
Não se esqueça de conectar o terra (GND) do Módulo com 2 Relés com o GND do Arduino.
Diagrama de Ponte H com Arduíno
Como acionar o motor?
Para acionar o motor num sentido, é só ativar o relé K1. Se quiser girar o motor no outro sentido, ative somente o relé K2. Para desligar o motor é só desativar os dois relés!
Uma observação importante é o uso de um fusível em série com o motor. Se ativar o motor e houver um prendimento, o fusível protegerá o circuito e o motor. Escolha o valor do fusível de acordo com as especificações do motor.
Diagrama da montagem da Ponte H com Arduino
Este é o diagrama da montagem da Ponte H com Arduino:
Diagrama de montagem da Ponte H com Arduino
Programa de controlo da Ponte H
Este é o programa de controlo da Ponte H . O Arduino aciona um relé de cada vez, durante 3 segundos. Portanto o motor gira num sentido e depois gira no sentido inverso, sucessivamente.
Esta montagem poderá ser aplicada em vários outros tipos de projetos que necessitam do controlo do acionamento de um motor CC.
Sugiro que implemente botões para o acionamento dos motores e chaves de limite de movimento (backstop) para desligar o motor quando a parte móvel chegar no destino.
// Arduino - Ponte H com modulo 2 relés int IN1 = 4; // pino IN1 conectado porta D4 Arduino int IN2 = 5; // pino IN2 conectado porta D5 Arduino void setup() { Serial.begin(9600); // console serial 9600 Bps pinMode(IN1, OUTPUT); // definições das portas IN1 e IN2 como portas de saidas pinMode(IN2, OUTPUT); digitalWrite(IN1, HIGH); // desativa porta IN1 digitalWrite(IN2, HIGH); // desativa porta IN2 } void loop() { digitalWrite(IN2, HIGH); // desativa porta IN2 digitalWrite(IN1, LOW); // acionamento relé K1 Serial.println("Rele K1 acionado"); // print mensagem delay (3000); // atraso de 3 segundos digitalWrite(IN1, HIGH); // desativa porta IN1 digitalWrite(IN2, LOW); // acionamento relé K2 Serial.println("Rele K2 acionado"); // print mensagem delay (3000); // atraso de 3 segundos }
