Tutorial – Ponte H usando Transistores Bipolares de Junção

imagemDestaquePonteh

Olá pessoal, no tutorial de hoje será explicado como funciona e como fazer um driver para controle de motores, de corrente contínua utilizando transistores bipolares de junção.
Um dos circuitos mais importantes na elaboração de um sistema automatizado, como um robô de sumô, seguidor de linha ou desbravador de labirinto, é a ponte H. Ela é utilizada para controle e acionamento de um motor DC a partir de um sinal gerado pelo microcontrolador. A sua utilização em projetos é necessária porque os sinais de saída dos microcontroladores não suportam a corrente necessária e nem possuem a tensão adequada para acionar um motor, portanto a ponte H funciona como uma unidade de potência que pode alimentá-lo convenientemente.

O funcionamento da ponte H é feita através do chaveamento dos transistores. Os transistores bipolares de junção são os mais utilizados, devido a sua funcionalidade e fácil aplicação. Quando a base do transistor é devidamente polarizada, ele é capaz de conduzir uma corrente entre seus terminais coletor e emissor. No caso dos transistores NPN (TIP 31), a condução da corrente se dará do coletor para o emissor, enquanto que nos transistores PNP(TIP 32), a corrente será conduzida do emissor para o coletor.  Portanto, a seleção do sentido de rotação é facilmente obtida invertendo-se a polaridade sobre terminais do circuito.

Para que o microcontrolador seja capaz de acionar o motor, é necessário que esse sinal seja amplificado, até que seja capaz de suprir o consumo do motor. Sabendo que o ganho do TIP 31 e TIP 32 é de 20 vezes a corrente que deverá polarizar a base do transistor será : 20 x (corrente consumida pelo motor). Fazemos uso da lei de Ohm para calcular o resistor da base:

V= R x I

(tensão da saída digital do microcontrolador) – (queda do transistor) = R x (20 x corrente consumida pelo motor)

(tensão da saída digital do microcontrolador) – (0,7)= R x (20 x corrente consumida pelo motor)

Logo,

R = ((tensão da saída digital do microcontrolador)-(0,7))/(20 x corrente consumida pelo motor)

O circuito quando associado com um optoacoplador, tem como finalidade acoplar oticamente ou desacoplar eletricamente duas fontes. A principal característica da utilização do optoacoplador na ponte H é a proteção ao circuito que ele traz, já que ele impossibilita que um defeito prejudique todo o circuito, uma vez que não existe ligação física. Seu funcionamento baseia-se em um diodo de emissor de luz (LED) que, quando emite uma luz aciona o fototransistor. Outra vantagem do optoacoplador além de realizar o isolamento do sistema é também amplificar o sinal de saída simultaneamente.

Abaixo segue imagens do esquemático do circuito e o layout da board da ponte H, feita no software Eagle 7.4.0 (http://www.cadsoftusa.com/).

BR1 BR2

O projeto completo pode ser baixado aqui: Clique aqui para baixar

E o PDF do layout aqui:

Sobre Carol Correia Viana

Engenheira eletricista com ênfase em eletrônica. Mestranda em engenharia industrial pela Universidade Federal da Bahia. Apaixonada por tecnologia e robótica.