H-Brücke - Die Andersherum-Schaltung

 

Materialbedarf

 

Anz. Bezeichnung Datenblatt
1 Batterie/Spannungsquelle 9V  
4 Transistor BC548C (BC546C-BC550C)
2 Transistor BC558C (BC556C-BC560C)
4 Widerstand 220 Ohm  
2 Widerstand 10 kOhm  
4 Widerstand 47 kOhm  
2 Mikrotaster
2 Standard-Leuchtdiode 3mm oder 5mm 3mm, 5mm

 

 

Grundlagen

 

Elektronische Schaltungen steuern bzw. Regeln ja nicht nur Leuchtdioden oder sorgen für Geräuschausgaben über einen Lautsprecher. Häufig werden über Elektronikanlagen auch Motoren oder Magnetventile gesteuert. Wird hierbei nur eine Richtung des Motors bzw. Magnetes benötigt, reicht hierfür ein entsprechender Transistor.

 

Will man einen Motor in beide Richtungen betreiben, muss man dafür sorgen, dass sich die Stromrichtung durch den Motor geändert werden kann. Zum Verständnis wird hier erst einmal die Steuerung mit Hilfe von 4 Schaltern gezeigt welche wie in der nebenstehenden Abbildung gezeigt.

 

Soll der Motor z.B. in Rechtslauf drehen, muss S1 und S4 geschlossen werden. Hierbei fließt nun der Strom von + über S1 zum Motor. Aus dem Motor raus fließt dann der Strom über S4 wieder zurück zur Spannungsquelle.

 

Wenn der Motor andersherum drehen soll, muss nun S3 und S2 geschlossen werden. Es ist wohl unschwer zu erkennen, dass hier der Strom über S3 zum Motor und dann über S2 zurück zur Spannungsquelle fließt.

In einer Elektronikschaltungen, soll der Motor natürlich nicht über Schalter bedient werden. Hierzu muss man das Ganze über eine Transistorschaltung realisieren.

 

Für so eine Steuerung werden jeweils 2 PNP und 2 NPN-Transistoren benötigt. Für induktive Lasten, wie Motoren oder Magnete müssen die Transistoren noch mit Freilaufdioden geschützt werden.

Um hier den Motor anzusteuern, muss T1 und T4 oder T3 und T2 angesteuert werden. Dies geschieht über die Anschlüsse A und D oder C und B. Aber ein Problem gibt es hierbei dennoch. Man muss auf jeden Fall vermeiden, dass T1 und T2 oder T3 und T4 gleichzeitig aktiv sind. Dies erzeugt einen Kurzschluss und führt mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit zur Zerstörung der Transistoren.

So eine Schaltung nennt sich, wie bereits schon in der Überschrift zu erkennen ist, H-Brücke. Es werden auch hin und wieder die Begriffe Vollbrücke oder seltener auch die Bezeichnung Vierquadrantensteller verwendet.

Nun aber genug der Theorie ...

 

 

Es wird konkret

 

 

Kommen wir zur Praxis.

Um die H-Brücke einmal auszutesten, wird eine Versuchsschaltung aufgebaut. Damit die Transistoren nicht durch versehentliches Ansteuern zerstört werden, wurden die Vorwiderstände der LEDs in den Querstrecken der Transistoren gelegt. Nun können alle Transistoren angesteuert werden, ohne einen Schaden zu befürchten.

Da wir hier nur Leuchtdioden ansteuern wurden auch auf die Freilaufdioden verzichtet.

Soll D1 aufleuchten, welche als Ersatz für den rechts laufenden Motor dient, so müssen die Transistoren T1 und T2 mit 0V und die rechten T3 und T4 mit + versorgt werden. Die grauen Verbindungen verdeutlichen dies. Jetzt leuchtet D1 auf.

Will man die andere Richtung ansteuern, so müssen die beiden linken Transistoren mit + versorgt werden und die rechten mit 0. Jetzt leuchtet D2 auf als Ersatz für den links laufenden Motor.

Es müssen hier aber immer 4 Eingänge der Schaltungen mit dem passenden Spannungspotential versorgt werden. Es wäre doch schöner, wenn man nur 2 Eingänge besitzt. Einen für rechts und eben einen für links. Hierzu muss die Schaltung durch 2 weitere Transistoren ergänzt werden.

 

 

Hier ist es jetzt möglich, den Rechtslauf durch betätigen von S1 und den Linkslauf durch S2 einzuleiten.

Mit dem zusätzlichen Transistor T1 und T6 wird T2 und gleichzeitig T5 oder eben T4 und T3 angesteuert. Durch die besondere Verschaltung spielt die unterschiedliche Ansteuerung des PNP und NPN-Transistors keine Rolle. Hier wurden im Grunde 2 Fliegen mit einer Klappe geschlagen.

 

PNP-Transistoren steuern ja durch, wenn es ihnen ermöglicht wird, das ein Strom aus der Basis fließen kann. Ist T1 angesteuert, kann der Strom aus T2 durch T1 fließen und sorgt so gleichzeitig dafür, dass T5 seinen Basisstrom erhält. Weil beide Basen von T2 und T5 hier im Prinzip 'in Reihe' geschaltet sind, reicht ein Basiswiderstand, hier ist es der R3, aus.

Das gleiche Prinzip ist natürlich auch für die andere Motor-Drehrichtung gültig.

 

 

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