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El Puente-H (o H-bridge).

Hoy es: Jue 27.11.2014 CRTL+D, para volver a visitarnos. Creado por: V. García.

Tema:

Introducción.

Realmente, este artículo lo tuve que anteponer a otros trabajos que tenía en perspectiva escribir, para la energía solar. Así empezó este trabajo, sobre una materia que había utilizado, pasando sobre ella, de puntillas. De modo que,decidí describir ciertos detalles de mis propias experiencias en la construcción de un Puente-H. Cosas del tema que, hasta entonces, no había documentado. En este trabajo, tampoco pretendo, ir más allá de, dar claridad y disipar algunas dudas que experimenta el lector interesado, en construir un puente-H.

Me embarqué en la tarea de diseñar y probar los dispositivos requeridos, para manejar unsistema de energía limpia, como la energía solar, me he encontrado con la necesidad de utilizar un puente-H, para poder controlar el obligado cambio de sentido de giro de un motor, en el seguimiento solar. Pensé que no podía ser tan terrible.

De modo que, éste trabajo, es parte integrante del conjunto de dispositivos que contempla el proyecto. Así que, me decidí a escribir y tratar de describir misexperiencias, corrigiendo errores y ampliando lo que he aprendido y que otros también han tratado ya.

Nota.- Para obtener una comprensión idónea de lo que se trata en este trabajo, debería tener conocimientos de electrónica; es decir, si usted no entiende al menos lo básico del análisis de tiempos y circuitos de lógica. Evidente, no está leyendo el artículo correcto y probablemente usted noserá capaz de seguir el contenido.

Se puede decir que, un puente-H es un circuito electrónico que permite activar los motores eléctricos (verdaderos impulsores de mecanismos), ser activados, en un sentido u otro y al mismo tiempo permitir controlar variables como, velocidad y torque de los mismos. Estos circuitos son de uso frecuente en robótica.

Los puentes H están disponibles como circuitosintegrados, o se pueden construir con componentes comunes. Sin embargo, el mundo real y físico, nos presenta ciertas dificultades a la hora de operar el puente-H. Así, entre otros, nos encontramos con la inercia del sistema mecánico, la velocidad de respuesta, el torque o fuerza de torsión, sin olvidar el proceso de frenado y detención adecuados.
Estructura de un Puente-H.

Se pueden construirmuchos tipos de puentes-H. Por cierto que, en alguna ocasión he construido y utilizado puentes-H, básicamente con conmutadores electromecánicos y con transistores bipolares BJT, después de todo, aquellos circuitos no fueron tan terriblemente complicados o no los padecí. Algunos de esos recursos son buenos, otros no lo son tanto.

El término “Puente-H” se deriva de la representación gráfica típicadel circuito. Un Puente-H, se construye con interruptores (mecánicos o de estado sólido), uno en cada “rama lateral” o brazo ascendente y descendente y en la barra central, se encuentran las salidas para el motor, es la forma que se representa dentro de un circuito esquemático simplificado, como el que vemos debajo.

Puente H

Cuando los interruptores S1-S4 (según la figura) están cerrados(S2-S3 estarán abiertos), el motor será atravesado por la tensión en una dirección, a la que girará el motor. Ahora bien, si abrimos S1-S4 y cerramos S2-S3 (en este orden) dicha tensión se habrá invertido y la operación, invertirá el sentido de giro del motor. Está claro.

Sentidos de giro

Siguiendo la nomenclatura anterior, los interruptores (de una misma rama) S1-S3, nunca deberán ser cerradosal mismo tiempo, esto causaría un cortocircuito en la fuente de tensión de entrada. Lo mismo, ocurre con los interruptores S2-S4. Esta condición, se conoce con el término ingles “shoot-through”, algo así, como, "paso a través".

Si los interruptores S1, S2, S3 y S4 están abiertos, el motor estará libre, en cambio si el motor está girando y queremos frenarlo o pararlo, la tensión inducida...