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Arduino e Módulo Ponte H

No artigo de hoje, utilizaremos uma ponte H para acionar um motor de corrente continua, utilizando a placa Arduino. As aplicações que envolvem a ponte H são inúmeras, ou seja, se você deseja montar um pequeno robô, uma pequena esteira de transporte ou qualquer outra coisa que necessite de controlar o sentido de rotação de um motor, a ponte H é sua aliada nesta tarefa.

O Que é Uma Ponte H?

A ponte H, é um circuito utilizado para modificar o sentido com que a corrente flui por determinado equipamento, em nosso caso o motor CC. Uma ponte H tem esse nome porque seu diagrama esquemático nos remete a letra H do alfabeto. A Figura 1 a seguir apresenta uma ponte H formada por quatro chaves.

Figura 1 – Esquema básico de uma ponte H formada por chaves.

Note que o circuito é similar a letra H e seu funcionamento é relativamente simples. A ponte H consegue alterar o sentido da corrente pela comutação de determinados pares de chaves. Assim, para a ponte H da Figura 1 teremos os modos de chaveamento apresentados na Figura 2.

Figura 2 – Modos de acionamento da ponte H.

Da Figura 2 podemos perceber que, se acionarmos SW1A e SW2B a corrente circulará fazendo com que o motor gire num sentido. Se as chaves SW1A e SW2B forem desligadas, e agora as chaves SW2A e SW1B forem ligadas, o motor passará a girar no outro sentido. Perceba que a corrente muda de direção com a mudança das chaves. Se nenhum par de chaves é acionado, então não haverá movimento do motor.

É importante notar que, se as chaves SW1A e SW1B ou SW2A e SW2B forem acionadas acidentalmente, provoca-se um curto-circuito nos terminais da fonte. Essa é uma importante consideração no uso e montagem de pontes H.

Normalmente a ponte H é formada por transistores ao invés de chaves, por terem um custo menor e tamanho reduzido. Há também circuitos integrados de ponte H, como por exemplo o L298N, que possui duas ponte H em um mesmo chip.

O Módulo Ponte H da GBK

O módulo que utilizarei é um módulo da GBK Robotics, este módulo é formado por quatro transistores responsáveis pelo chaveamento do motor. A Figura 3  a seguir traz uma imagem do módulo e seus terminais de conexão.

Figura 3 – Módulo ponte H GBK e terminais de conexão.

Antes de conectarmos o módulo, precisamos conhecer mais sobre os pinos de conexão do mesmo, por isso a Figura 4 a seguir traz as funções dos pinos do módulo ponte H da GBK.

Figura 4 – Pinos do módulo ponte H e suas funções.

Agora que temos mais conhecimento sobre os pinos de conexão do módulo, vamos verificar as características elétricas do mesmo para que não tenhamos surpresas ao conectarmos nosso motor, o Arduino e o módulo. A Figura 5 apresenta as características elétricas da ponte H.

Figura 5 – Características elétricas da ponte H GBK.

Com toda a informação do módulo ponte H que utilizaremos, podemos prosseguir e elaborar um esquema para acionar o módulo e modificar o sentido de rotação de um motor CC.

Componentes Necessários

Para utilizar a ponte H da GBK na montagem deste artigo, são necessários um número muito reduzido de componentes e materiais, são eles:

  1. Placa Arduino (utilizarei a UNO);
  2. Módulo Ponte H da GBK;
  3. Fios jumper’s;
  4. Motor CC pequeno 6 V;
  5. Cabo USB A/B;
  6. Fonte de alimentação de 6 V.

Da lista de materiais, cabe destacar que a fonte de 6 V será utilizada para alimentar o motor CC, logo, utilize uma fonte de alimentação externa adequada ao motor e que não ultrapasse as características máximas da ponte H. Visto que, utilizar a própria alimentação do Arduino pode danificá-lo dependendo do motor.

Diagrama Esquemático Ponte H e Arduino UNO

Elaborei um esquema elétrico de conexão simplificado para conectarmos a ponte H ao Arduino, que pode ser visto na Figura 6.

Figura 6 – Esquema de conexão do módulo ponte H ao Arduino, ao motor e a fonte de alimentação.

Segundo o esquema da Figura 6, devemos conectar o pino digital 5 do Arduino ao pino IN-1 da ponte e o pino digital 4 ao pino IN-2 da ponte H. E o pino de GND do Arduino ao pino GND do módulo.

Tenha sempre muito cuidado ao realizar as conexões de suas montagens, e sempre verifique-as quando tudo estiver terminado, o que evita problemas durante os testes.

Agora que temos o esquema de conexão do módulo ao Arduino, podemos elaborar o algoritmo para acionar o motor CC.

Programa Para Controlar um Motor CC com Arduino

Agora que já foi apresentado o módulo ponte H da GBK e o esquema de conexão com Arduino, podemos criar um programa para acionar o motor para girar no sentido horário ou anti-horário.

Utilizando a própria IDE do Arduino, criei um pequeno programa para acionar o motor por 2 segundos em um sentido, e depois acionar o motor por 2 segundos no outro sentido. A troca de sentido é feita automaticamente no programa.

Podemos conferir o programa a seguir.

Este programa pode ser baixado diretamente do meu GitHub. Note que o programa é relativamente simples, e não usa funções complexas, ou seja, usa basicamente as funções digitalWrite() e delay(), que são básicas na programação do Arduino.

Este programa pode ser adaptado para ser utilizado em outras situações, sendo este um mero exemplo. Com o programa aberto na IDE,  basta checar a presença de erros de sintaxe, se não houver o próximo passo é compilar para a placa Arduino e testar.

Montagem e Teste Final do Módulo Ponte H GBK

Esta é se não a melhor, uma das etapas mais legais de todo projeto/protótipo, testar seu funcionamento. Com todo o conjunto de informações que foram adquiridas e todo estudo realizado até aqui, o esquema de montagem e o algoritmo, agora é hora de misturar todos esses ingredientes e por a “mão na massa”.

Seguindo o esquema de montagem apresentado na Figura 6, fiz todas conexões elétricas conforme apresentado. Resultando na montagem da Figura 7.

Figura 7 – Montagem do protótipo para teste do módulo ponte H GBK.

Após tudo montado, devemos seguir um procedimento simples de teste da ponte H. Primeiramente deixe a fonte de alimentação externa desligada. Conecte somente o Arduino na porta USB do PC e verifique se os LEDs do módulo ponte H, estão acendendo e apagando corretamente.

Caso os LEDs estejam acendendo conforme o esperado no programa, podemos conectar a fonte de alimentação externa e testar o conjunto como um todo. Este procedimento serve para evitar danos à ponte H caso seu funcionamento não esteja normal.

Para finalizar, fiz um pequeno vídeo apresentando o funcionamento do módulo ponte H.

Me desculpe pela qualidade do vídeo, mas espero que tenha sido útil à todos.

Considerações Finais

Neste texto, apresentei informações do módulo ponte H GBK, um esquema de conexão e um exemplo de aplicação simples.

Inúmeros são os projetos em que podemos utilizar as pontes H, desde carrinhos de controle remoto à sistemas mais complexos em que o sentido de rotação do motor tem de ser trocado. De modo geral, as pontes H são muito utilizadas para este fim.

A principal vantagem em utilizar os módulos e kits para Arduino e outros microcontroladores, é a facilidade de implementar e testar novas ideias e projetos. Sendo que após toda elaboração de um protótipo, se este for validado, podemos então construir um produto final.

Espero que tenham gostado deste artigo, deixe seu comentário, suas dúvidas e sugestões.

Se você quer saber mais sobre arduino acesse nosso guia completo pelo link:

Oque é arduino – Tudo oque você precisa saber.

Obrigado e até o próximo!

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