Estou introduzindo circuitos elétricos para alunos do ensino médio do 9º ano como parte de uma disciplina de engenharia dedicada. Os alunos não têm exposição prévia a circuitos elétricos.

Como parte deste módulo, quero projetar um driver de motor para os alunos construírem, usando uma tábua de pão ou um ferro de soldar. O motorista do motor é necessário para acionar alguns doodads mecânicos posteriormente no curso.

Os motores em questão são os motores de passatempo CC mostrados abaixo. Minha escolha é determinada pelo preço (esses motores custam US $ 1 / ea na folga.)

1.5VDC, 650 mA M-13-2270-1.5V

12 VDC, 650 mA MF-26CS-18165-12.0V

Exigências

Meu problema é projetar um driver de motor DC com as seguintes especificações:

• Bidirecional (avanço e ré)
• Controle por botões / interruptores. Um par de botões "avançar / retroceder" ou uma alternância de direção "avançar / retroceder" e um botão "avançar".
• Acione um dos dois tipos de motor - 1.5VDC, 650 mA M-13-2270-1.5V ou 12 VDC, 650mA MF-26CS-18165-12.0V . Estou planejando usar os motores de 1,5V para acionar pequenos mecanismos de engrenagens e o motor de 12V como um "guincho" para um elevador modelo.
• Barato - menos de US $ 5 em peças. Mais barato é melhor. Pode-se presumir uma turma de 30 alunos, para que eu possa solicitar peças a granel em lotes de 50 ou 100, o que deve ajudar no custo.
• De preferência, com capacidade para montagem em tábua de pão, para que as peças possam ser reutilizadas para os alunos do próximo ano.

Soluções possíveis

Eu considerei um IC Bridge SN754410 Quad Half-H, que está disponível mais barato (US $ 0,80 / ea em massa no eBay, ou seja, Hong Kong.) No entanto, isso tem uma tensão de saída de 4,5 a 36 VCC. Acredito que isso possa fazer com que o motor de 1,5V emita fumaça.

Por outro lado, considerei uma ponte H construída com transistores discretos baratos como o 2N2222. No entanto, não tenho certeza quanto aos limites de potência de uma ponte H desse tipo. Também envolve pelo menos uma dúzia de peças, o que pode ser um pouco difícil para estudantes que nunca lidaram com eletrônicos antes.

O problema

Quais transistores, ICs ou outros componentes de comutação posso usar para construir um acionamento de motor DC que lide com motores de 1,5 e 12 VCC? Se eu tiver uma idéia dos componentes principais, posso projetar todo o material auxiliar (interruptores, resistores de polarização, o que você tem)?

Deve ser barato (precisamos de 30 deles) e edificável pelos alunos do 9º ano e seu professor. (Eu não sou o professor.)

Se a tensão de saída do SN754410 pudesse ser reduzida para ser amigável com um motor de 1,5 VCC, seria uma maneira muito fácil de resolver meu problema.

Eu mesmo tenho muito pouca experiência prática em eletrônica, mas estou disposto a RTFM, se dirigido.

A escola pode fabricar PCBs básicos em uma fresadora, se necessário.

Uma maneira simples seria usar um comutador DPDT usando o seguinte arranjo. Você também pode incluir um botão após a bateria, se necessário para uma operação momentânea, e também existem interruptores disponíveis com a posição central desativada. Apenas certifique-se de usar uma chave de interrupção antes de fazer para não receber shorts:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Estou procurando algo semelhante para um robô controlado por microcontrolador que precisa acionar dois pequenos motores DC que acredito que operam em torno de 1,5v. Até recentemente, eu conhecia apenas o L293D (ponte H dupla), considerado um driver de motor de baixa tensão, mas não baixo o suficiente para a minha aplicação. Fui aconselhado a usar um driver mosfet, pois eles podem lidar com tensões mais baixas. Felizmente, encontrei um que pode lidar com uma variedade de tensões de alimentação de 0 a 11 volts. Não sei se estou muito atrasado nesta questão ou não, mas você pode querer examinar os instrumentos do Texas DRV8835. Texas Instruments DRV8835

Existem drivers de motor pré-fabricados disponíveis que usam esse circuito integrado e também existem fugas nas quais você pode soldar o IC. É um pacote relativamente pequeno e, portanto, seria muito mais fácil se você já estiver acoplado a uma fuga.

Parece que a Ti os vende a 70 centavos de dólar por unidade, mas se eu estiver lendo direito, suponho que você esteja comprando 1000 deles. Provavelmente existem outros fornecedores por aí que os venderão em menor quantidade. Espero que esta resposta tenha ajudado.

Editar. Para acrescentar ao exposto, como eu estava procurando uma solução semelhante quando encontrei esse segmento, acabei encontrando um pacote 8835 já montado e incluindo os outros componentes essenciais completos com as instruções de uso da Pololu. Eles custam US $ 4,49 cada e suportam uma faixa de tensão de 0 a 11 volts. Peguei um e o implementei com sucesso em um pequeno robô que cabe na palma da minha mão acionado por dois pequenos motores DC. Esta unidade foi fácil de conectar e funciona muito bem, você pode conferir. DRV8835 Suporte de driver de motor duplo

Também estou usando um tópico no fórum Arduino.cc como meu relatório de progresso, há uma espécie de imagem feia do meu robô (até agora) se você estiver curioso. Robô minúsculo usando o driver 8835 Cuidado com o uso de tirantes e fita isolante. É um prorótipo;)