H桥1：在面包板上使用TIP120和TIP125达林顿晶体管构建H桥电机驱动器
本教程将指导您在面包板上使用TIP120和TIP125达林顿晶体管构建H桥电机驱动器。该设置非常适合控制直流电机的方向和速度，这对于各种机器人和自动化项目至关重要。在本教程结束时，您将能够控制电机的顺时针和逆时针旋转，并进行速度调节。
在本指南中，我们将使用Arduino来控制电机。H桥配置通过控制发送到晶体管的输入信号来实现电机方向的反转。这是许多应用中的一个关键方面，例如需要精确电机控制的机器人手臂或移动机器人。有关进一步的说明，请参阅视频（视频中的00:00）。
硬件解析
该项目的主要组件包括 TIP120 和 TIP125 晶体管，它们用作开关来控制电机的操作。TIP120 是 NPN 达林顿晶体管，而 TIP125 是 PNP 达林顿晶体管。它们一起形成 H 桥配置，使我们能够控制流经电机的电流方向。
在这个设置中，PWM（脉宽调制）信号用于控制电机的速度。晶体管快速开关以产生一个平均电压，从而决定电机的速度。EN 引脚启用或禁用晶体管，确保电机仅在需要时运行。
数据表详情
| 制造商 | 德州仪器 |
|---|---|
| 零件编号 | TIP120 |
| 逻辑/IO电压 | 5-15 伏 |
| 供电电压 | 60 伏 |
| 输出电流（每通道） | 5 A |
| 峰值电流（每通道） | 30 A |
| PWM频率指导 | 1 kHz 最大 |
| 输入逻辑阈值 | 2.5 V（高），0.8 V（低） |
| 电压降 / RDS(开)/ 饱和度 | 1.2 伏 |
| 热限制 | 175 °C |
| 包裹 | TO-220 |
| 备注 / 变体 | 可作为TIP125使用 |
- 确保高电流应用的适当散热。
- 使用PWM信号有效控制电机速度。
- 验证晶体管方向以防止电路损坏。
- 注意电压等级，以避免超过限制。
- 使用去耦电容器来稳定电压供应。
接线说明
要连接H桥电机驱动器，首先将TIP120和TIP125的VCC引脚连接到Arduino的5V电源。将GND引脚连接到地面。PWM控制引脚，PWM1和PWM2应分别连接到Arduino的数字引脚9和3。使能引脚，EN1和EN2将连接到数字引脚8和2。
接下来，将电机的端子连接到TIP120和TIP125晶体管的集电极引脚。确保电机与您的电源兼容。如果使用二极管等额外组件进行反向保护，请将它们与电机端子并联，以防止反向电动势造成损坏。如果您使用不同的Arduino型号，请验证PWM和使能信号的引脚映射。
代码示例与演练
const int PWM1= 9; //pin with ~
const int EN1= 8;
const int PWM2= 3; //pin with ~
const int EN2= 2;
在设置中，我们定义了PWM信号的控制引脚和使能引脚。pinMode该函数将这些引脚设置为输出，以控制驱动电机的晶体管。
void loop() {
Motor(CW, 50); //in CW at 50% speed
delay(5000);
stop(); // stops the motor
delay(2000);
}
此循环功能演示了电机的操作。它首先以50%的速度顺时针运行电机5秒钟，然后停止2秒。Motor函数被调用时带有方向和速度参数，根据这些输入控制电机的行为。
void Motor(boolean direction, int speed=0) {
int speedPWM = map(speed, 0, 100, 0, 255);
if(direction) {
analogWrite(PWM1, speedPWM); // Set speed for CW
} else {
analogWrite(PWM2, speedPWM); // Set speed for CCW
}
}
翻Motor该函数接受一个布尔方向和一个整数速度。它将速度百分比映射到PWM值并使用analogWrite设置适当的引脚以控制电机。此功能对于动态改变电机方向和速度至关重要。
演示 / 期待什么
完成接线并上传代码后，您应该观察到电机以50%的速度顺时针旋转5秒，然后停止。经过一段延迟后，它将以80%的速度逆时针旋转另5秒。常见的陷阱包括接线错误和超过电压额定值，这可能会损坏晶体管或电机。
视频时间戳
- 00:00- 介绍
- 01:30- 硬件概述
- 03:15- 接线说明
- 05:00- 代码演示
- 08:45- 演示
图像
/*
This code is for:
Building an H-Bridge Motor driver using TIP120 and TIP125 on a breadboard and full PCB Design with Arduino
https://youtu.be/6ugrL5ziPn8
This code has been downloaded from Robojax.com
You can access the resources page and download the Gerber file to produce
the PCB or a fully assembled PCB from PCBX.com
Visit https://robojax.com/tutorial_view.php?id=392
to control a DC motor using TIP120 and TIP125 as an
H bridge
Written by Ahmad Shamshiri
26 Aug 2024
*/
const int PWM1= 9;//pin with ~
const int EN1= 8;
const int PWM2= 3;//pin with ~
const int EN2= 2;
const boolean CW =1;
const boolean CCW =0;
void Motor(boolean, int);//prototype
void brake();//prototype
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println("TIP120 H Bridge by Robojax");
pinMode(PWM1, OUTPUT);
pinMode(EN1, OUTPUT);
pinMode(PWM2, OUTPUT);
pinMode(EN2, OUTPUT);
}
void loop() {
Motor(CW, 50);//in CW at 50% speed
delay(5000);
stop();
delay(2000);
Motor(CCW, 80);//in CCW at 80% speed
delay(5000);
brake();
delay(2000);
for (int i=0; i<=100; i++)
{
Motor(CCW, i);
delay(25);
}
delay(5000);
brake();
delay(2000);
}
/*
stop()
stops the output
*/
void stop()
{
Serial.println ("=== Stop");
digitalWrite(PWM1, LOW);
digitalWrite(EN1, LOW);
digitalWrite(PWM2, LOW);
digitalWrite(EN2, LOW);
}
/*
brake()
*/
void brake()
{
Serial.println ("=== Brake");
digitalWrite(PWM1, HIGH);
digitalWrite(EN1, LOW);
digitalWrite(PWM2, HIGH);
digitalWrite(EN2, LOW);
}
void Motor(boolean direction, int speed=0)
{
int speedPWM = map(speed, 0, 100, 0, 255);
Serial.print("Speed: "); Serial.print (speedPWM);
Serial.print ("(");Serial.print (speed);Serial.print ("%)");
if(direction){
Serial.print(" dir: ");Serial.println ("CW");
analogWrite(PWM1, speedPWM);
digitalWrite(EN1, HIGH);
digitalWrite(PWM2, LOW);
digitalWrite(EN2, LOW);
}else{
Serial.print(" dir: ");Serial.println ("CCW");
digitalWrite(PWM1, LOW);
digitalWrite(EN1, LOW);
analogWrite(PWM2, speedPWM);
digitalWrite(EN2, HIGH);
}
}资源与参考
文件📁
其他文件
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H-Bridge-TIP120-TIP125 Gerber file for PCBXIncludes H-Bridge-TIP120-TIP125.zip, H-Bridge-TIP120-TIP125-BOM.xls and H-Bridge-TIP120-TIP125-coor.xls files to place order easily.
H-Bridge-TIP120-TIP125 Gerber file.zip0.05 MB
