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[APORTE] Puente H para el cambio de polaridad


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Hoy vengo a compartir con ustedes uno de los circuitos más básicos para realizar el cambio de polaridad de una red. El cambio de polaridad puede ser utilizado para lo que ustedes deseen, y una de las aplicaciones más comunes es la de cambiar el sentido de giro de un motor de corriente continua (pero insisto, puede ser utilizado para la aplicación que deseen)

 

El método al cual me refiero es el famoso puente H. Este lleva tan particular nombre debido a que la disposición de ciertos interruptores en el circuito forman una imagen similar a la de dicha letra. A continuación una imagen del circuito:

 

Imagen IPB

 

La letra H se superpone al dibujo para mostrar la analogía antes mencionada.

 

El circuito se basa en los 4 interruptores posicionados en forma de H, en torno a los dos terminales que cambiarán su polaridad dependiendo de qué interruptores cerremos.

 

Así, si cerramos S1 y S3 al mismo tiempo, tendremos lo siguiente:

 

Imagen IPB

 

Como se puede apreciar, en este caso el terminal A del motor queda conectado directamente al terminar positivo de la fuente, mientras que el terminar B del motor queda conectado a tierra. Para este caso, el motor tendrá un sentido de giro en particular.

 

Pero si abrimos los interruptores S1 y S3, y a cambio cerramos los interruptores S2 y S4, tendremos lo siguiente:

 

Imagen IPB

 

Para este caso los papeles se invierten. Ahora el terminal A del motor queda conectado directamente a tierra, mientras que el terminal B queda conectado directamente a la tensión de la fuente, cambiando la polaridad en la carga (en este caso, un motor)

 

En este punto quizás el circuito puede ser muy criticable. Es cierto, funciona, pero a parte de quizás llegar a ser ofensivamente sencillo para algunos, también resulta ser un poco ineficiente debido al hecho de obligarnos a cerrar dos interruptores manualmente para generar un sentido de giro, y luego tener que abrir aquellos dos interruptores y cerrar los otros dos para generar el cambio de este. Bueno, pero esto no termina acá. Con solo un poco de ingenio (y si, 6 transistores, jajajaja) se puede lograr un circuito mucho más práctico que sin duda nos puede llegar a ser de ayuda en más de alguna ocasión.

 

Simplemente reemplazamos los interruptores S1 y S4 por transistores PNP TIP31, y los interruptores S2 y S3 por transistores NPN TIP32. Además, utilizando una ingeniosa fórmula, agregamos dos transistores 2N2222 que finalmente terminan realizando todo el trabajo por nosotros. El circuito finalmente queda como lo que sigue:

 

Imagen IPB

 

Es muy simple. Al ingresar el pulso en la base de Q5, este se satura, dejando que pase corriente eléctrica por las bases de Q1 y Q3, cerrando exactamente el mismo camino que vimos anteriormente con interruptores para la polaridad 1. Por otro lado, si saturamos Q6, la corriente eléctrica viaja a través de las bases de Q4 y Q2, cerrando el camino de esta con polaridad contraria, tal cual lo vimos anteriormente también.

 

Ahora, el problema de este nuevo diseño es que se debe ser muy cuidadoso con los pulsos que se ingresan a los transistores. Si se analiza el circuito, se puede advertir que es posible saturar al mismo tiempo Q5 y Q6, provocando que la corriente eléctrica viaje directamente desde la tensión de la batería hasta tierra pasando por los transistores TIP. Esto sin duda puede dañar los transistores y el circuito completo.

 

Para evitar esto, existe un circuito llamado “interlock”, que básicamente lo que hace es crear una función OR Exclusiva entre las entradas con el fin de que nunca estén ambas activas al mismo tiempo.

 

El circuito Interlock en realidad no es “el” circuito Interlock. La verdad es que pueden existir infinidades de circuitos de este tipo en función de quien lo desarrolle. La idea es básicamente la de realizar un circuito con compuertas digitales tales que conmuten las salidas para que estas no estén jamás activas al mismo tiempo. Para este caso, yo he desarrollado el siguiente circuito Interlock en base a una compuerta EXOR y dos AND:

 

Imagen IPB

 

El funcionamiento es bastante simple. Las dos entradas llegan a una compuerta OR Exclusiva, por lo que a la salida de esta solo habrá un 1 lógico cuando una y solo una de las entradas se encuentre en 1, mientras que la otra se encuentre en 0. Si ambas entradas se encuentran en 1 o ambas en 0, en la salida de esta compuerta encontraremos un 0 lógico. Luego, la salida de esta compuerta OR Exclusiva va conectada a dos compuertas AND, una para cada entrada del circuito. La otra entrada de cada compuerta AND va conectada también a las entradas de pulso. Esto provoca finalmente que, multiplicado por el 1 lógico que entrega la compuerta OR Exclusiva, tengamos un 1 lógico final solo en la salida de la compuerta AND correspondiente a la entrada que está activa (derecha, o izquierda) A su vez, como estas compuertas AND dependen del 1 lógico entregado por la compuerta OR Exclusiva, ya sea ambas entradas estén en 1 o ambas entradas estén en 0, en la salida no tendremos más que un 0 lógico. El circuito queda automáticamente bloqueado si ambas entradas se activan.

 

Ahora, cabe señalar que, como se está trabajando con compuertas lógicas, se debe utilizar una resistencia de “pull” para forzar los estados de las entradas. Recordemos que un pin al aire es un estado indefinido y no un 0. En este caso he utilizado resistencias de “pull down”, solo con el fin de que sea más didáctico el hecho de que al cerrar el interruptor tengamos un 1, y al abrirlo un 0. El circuito final de Interlock quedaría así:

 

Imagen IPB

 

Utilizando la misma fuente de alimentación, tenemos dos interruptores. R1 y R2 “fuerzan” el estado bajo en las entradas de las compuertas lógicas, mientras que si cerramos alguno de los interruptores veremos un estado alto proporcionado por la fuente de alimentación. Este método de resistencia de “pull down” yo lo he usado en la práctica, y funciona de lujo, jajajaja.

 

Finalmente, si implementamos este circuito de Interlock al puente H, tendremos el circuito final:

 

Imagen IPB

 

Ahora podemos tener 2 polaridades con solo presionar el interruptor que queramos, y si por accidente llegamos a presionar ambos interruptores al mismo tiempo, el circuito se bloquea automáticamente. Recuerden que este circuito lo pueden usar para lo que quieran… el ejemplo está dado con un motor de C.C., que es una de las aplicaciones más utilizadas, pero en realidad pueden dejar volar su imaginación a destajo. También recuerden que este circuito de Interlock es de mi propiedad… pueden utilizarlo, o pueden buscar otro en la red (o desarrollar el propio de ustedes) Cuando estaba estudiando los circuitos Interlock vi uno en base a dos compuertas OR Exclusivas retroalimentadas, pero lo intenté implementar y no me funcionó, por eso terminé desarrollando uno personal, pero insisto, pueden utilizar el que ustedes quieran, o inclusive obviar el Interlock y simplemente tener mucho cuidado de no saturar Q5 y Q6 al mismo tiempo.

 

Espero que este circuito les sea de utilidad a más de alguno. Tengo la intención de comenzar a aportar con mayor frecuencia al foro… a medida que vaya pudiendo, lo haré.

 

¡Ah!, y por supuesto, cualquier duda con respecto al circuito, pregunten no más... para eso estamos :)

 

Saludos!

 

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Una pequeña clase de electronica de potencia xD

 

Con lo que respecta al circuito, me puse a pensar :mmm:

 

Y si en vez de los 2 interruptores, colocas un FF tipo D???

Ahi solo utilizarias un pulso.

 

Eso

 

Salu2

 

Si mi memoria no me falla :tonto: ....el FF-D solo copia la entrada, en la salida, cuando le llega el pulso de clock (independiente de q' tenga una salida Q y otra -Q). Por eso no serviria este FF, porque se necesita tener control hacia donde debe girar el motor.

Este cto acoplado a un Pic....queda de pelos, incluso puedes evitar el Interlock. Pero eso va a depender de la aplicacion del cto, si solo es cambio de giro, el puente H es una buena solución.

 

Respecto al tema, buen aporte, porq' varias veces han preguntado como cambiar el giro de un motor y esas mismas veces les he recomendado este circuito.

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Una pequeña clase de electronica de potencia xD

 

Con lo que respecta al circuito, me puse a pensar :mmm:

 

Y si en vez de los 2 interruptores, colocas un FF tipo D???

Ahi solo utilizarias un pulso.

 

Eso

 

Salu2

 

Si mi memoria no me falla :tonto: ....el FF-D solo copia la entrada, en la salida, cuando le llega el pulso de clock (independiente de q' tenga una salida Q y otra -Q). Por eso no serviria este FF, porque se necesita tener control hacia donde debe girar el motor.

Este cto acoplado a un Pic....queda de pelos, incluso puedes evitar el Interlock. Pero eso va a depender de la aplicacion del cto, si solo es cambio de giro, el puente H es una buena solución.

 

Respecto al tema, buen aporte, porq' varias veces han preguntado como cambiar el giro de un motor y esas mismas veces les he recomendado este circuito.

Lo entretenido de la electrónica es que TODO es posible :xD:... eso me lo enseñó un Ingeniero que tuve como jefe una vez, y chuta que tenía razón :rolleyes:

 

Luego de divertirme un buen rato, de pensar que quizás era más simple hacerlo con FF J-K, de recordar que "en electrónica es todo posib le", y de cabecearme un buen rato :otnot:, lo he logrado... si, si es posible hacerlo con FF D.

 

En realidad, la gracia de los FF es justamente esa... eliminar los interruptores. El FF D en particular tiene la característica que, como bien dijo bako, transcribe el estado de D a la salida Q. Pero lo divertido de este FF, es que se puede utilizar un truquito muy fácil para convertirlo en una herramienta útil... y esta es simplemente, en vez de usar la entrada D, usar la entrada de Clock. El circuito queda como sigue a continuación:

 

Imagen IPB

 

Son 2 Flip Flop D, uno para cada 2N2222. El Flip Flop D lo que hace es pasar a la salida el mismo estado encontrado en la entrada D, siempre y cuando ingrese un flanco de subida en la entrada Clock. Normalmente estos FF son utilizados con un pulso de reloj constante en esta entrada Clock para poder transmitir lo que nosotros deseemos ingresar en D, pero en este caso invierto los papeles.

 

Como dije antes, lo que hago es simplemente poner un 1 lógico directo a las entrada D de cada Flip Flop, y agregar un pulsador a la entrada de Clock de estos. Así, el Flip Flop siempre estará dispuesto a enviar un 1 lógico a Q, solo esperando el flanco de subida en Clock para concretar aquello.

 

El pulsador en Clock va conectado a una resistencia de "pull". Normalmente se podría pensar que esta resistencia debiera ser de "pull down", para que así el pulso que ingrese a Clock sea de subida, pero en este caso configuré la R como "pull up", ya que necesito un 1 lógico constante en ese punto para retroalimentar el reset del Flip Flop contrario. Así, cuando presiono el pulsador, por ejemplo, S1, lo primero que sucede es que la salida de este pulsador queda en estado bajo, reseteando el Flip Flop contrario a este. Luego, cuando suelto el pulsador recién inrgesa el flanco de subida a Clock con lo que el Flip Flop manda el estado alto a Q. Si presiono S2 sucederá exactamente lo contrario, primero se resetea el primer Flip Flop, para luego activar la salida del segundo. Es un pequeño Interlock entre FF.

 

Insisto, quizás quedaría mejor con FF J-K, pero estoy seguro de que este circuito funciona. Si alguien quiere que lo haga con J-K me avisa no más en todo caso....

 

Saludos!

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Mmmm

 

haber haber, creo que estoy mal enfocado :tonto:

 

En primer lugar bako, se supone que hay que abaratar costo, por lo que un pic es como mucho para este circuito, si tu objetivo es solo cambiar giro por supuesto.

 

En segundo lugar, parece que me equivoque :P

Se utiliza un FF-T, lo que hace esta configuracion es que cuando esta en 1, las salidas alternaran siempre.

 

Entonces, teniendo esto en cuenta, hacemos lo sgte:

 

-s1 y s2 van a Q y Q'

-el pulsador que determinara el giro ira al CLK

-La entrada del FF-T sienpre estara en 1

 

Con esto tendremos como resultado que el motor cambiara de giro cada vez que se pulse el boton.

Como la mayoria de los FF son de canto de bajada, no ocurrira inversion si mantienes el boton presionado.

 

Ojala que me haya hecho entender :)

 

Salu2

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Mmmm

 

haber haber, creo que estoy mal enfocado :tonto:

 

En primer lugar bako, se supone que hay que abaratar costo, por lo que un pic es como mucho para este circuito, si tu objetivo es solo cambiar giro por supuesto.

 

En segundo lugar, parece que me equivoque :P

Se utiliza un FF-T, lo que hace esta configuracion es que cuando esta en 1, las salidas alternaran siempre.

 

Entonces, teniendo esto en cuenta, hacemos lo sgte:

 

-s1 y s2 van a Q y Q'

-el pulsador que determinara el giro ira al CLK

-La entrada del FF-T sienpre estara en 1

 

Con esto tendremos como resultado que el motor cambiara de giro cada vez que se pulse el boton.

Como la mayoria de los FF son de canto de bajada, no ocurrira inversion si mantienes el boton presionado.

 

Ojala que me haya hecho entender :)

 

Salu2

¡Perfecto!, también es una excelente opción :D

 

Saludos!

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