Como Montar uma Ponte H com Relés

Introdução

A Ponte H é um tipo de circuito eletrônico muito usado para controlar um motor elétrico CC (corrente contínua). Através das portas de controle, pode-se ligar e desligar a energia do motor. Além de poder alterar o sentido de rotação do motor. Atualmente existem inúmeros módulos de Ponte H que usam chips dedicados. Mas um inconveniente é que para circuitos com maior corrente, os módulos são bem mais caros. Por isso, criei esse tutorial para montagem de uma Ponte H com relés. A ponte H desse tutorial pode controlar motores CC com escova (Brushed) com corrente de até 10 ampéres. Usando um módulo com dois relés, que são bem baratos, podemos montar um circuito de Ponte H. Uma vantagem da Ponte H com relé é também a segurança. Usando os relés nunca será possível criar um curto-circuito na fonte. Outro objetivo desse tutorial é o caráter instrutivo. Com os relés, fica bem fácil de entender como uma ponte H funciona. Uma limitação da Ponte H com relé, é que não suporta o controle de velocidade (PWM) do motor. Não é possível ficar chaveando um relé com uma frequência de pulsos. Isso danificaria os relés!

Como Funciona a Ponte H

Essa ponte tem esse nome pois o circuito eletrônico tem a forma da letra H. Vamos imaginar os contatos dos relés como chaves, no diagrama abaixo. CH AE (chave alto esquerda) | CH AD (chave alto direita) | CH BE (chave abixo esquerda) | CH BD (chave baixo direita)

Quando as chaves CH AE e CH BD forem acionadas, a corrente passará da esquerda para a direita. E quando acionadas as chaves CH AD e CH BE , a corrente passará no sentido inverso, isto é, da direita para a esquerda. Bem simples. Quando o sentido da corrente no motor for alterado, o sentido da rotação do eixo também é alterado.

Módulo com 2 Relés

O módulo com 2 Relés tem um circuito de controle através de acopladores ópticos. Isso é bom para isolar as portas do microcontrolador, do circuito de acionamento dos relés.

Existe um Led em série com cada entrada do acoplador ótico. Portanto quando a porta é ativada, o Led acende. A alimentação do módulo tem que ser 5 V (pino +5V). Não use uma tensão maior ou menor do que 5 V, pois poderá queimar o relé (tensão maior) ou então o relé não poderá ser acionado (tensão menor). Se quer usar relés com 12 V, procure um outro módulo de relé. Não se esqueça de conectar o terra (GND) do módulo com o GND do Arduino. Mantenha o jumper entre os pinos JD-VCC e VCC. Dessa forma, a alimentação dos relés será de 5 V através do pino +5V. Os pinos dos contatos dos Relés são NA (normalmente aberto), COM (comum) e NF (normalmente fechado.). Isto é, enquanto o relé estiver desativado, a ponta comum estará conectada no contato NF. Quando o relé for acionado, a ponta comum será conectada no contato NA. Veja abaixo o Datasheet do relé Songle SRD-05VDC-SL-C. Esse relé trabalha com 5 Volts. A corrente na bobina é de 70 mA. A corrente máxima nos contatos deve ser de 10 ampéres.

• Songle SRD series

Diagrama eletrônico do Módulo de 2 Relés

Esse é o diagrama eletrônico do Módulo de 2 Relés:

Ponte H com Arduino

O circuito abaixo é uma montagem de uma Ponte H básica com o Módulo 2 Relés. Veja que nessa montagem estou alimentando o motor com uma tensão de 12 V. Verifique as especificações do seu motor, para saber qual é a tensão de alimentação e a corrente necessária para o mesmo. Importante : a corrente de operação da fonte de alimentação precisa suportar a corrente do motor! Isto é, se a corrente do motor for 5 ampéres, a fonte precisará fornecer essa quantidade de corrente. Como estamos usando relés para controlar o motor, o terra (GND) desse circuito não precisa estar conectado no terra (GND) do Arduino. Essa é mais uma vantagem do uso dos relés. Os circuitos são totalmente isolados um do outro. Mas nada impede que você conecte os terras juntos. Conectei o pino IN1 no pino D4 do Arduino, e o pino IN2 no pino D5. Se for usar outros pinos do Arduino, precisará modificar o programa. Não se esqueça de conectar o terra (GND) do Módulo 2 Relés com o GND do Arduino.

Como acionar o motor?

Para acionar o motor em um sentido, é só ativar o relé K1. Se quiser girar o motor no outro sentido, ative somente o relé K2. Para desligar o motor é só desativar os dois relés! Uma observação importante é o uso de um fusível em série com o motor. Se ativar o motor e houver um prendimento, o fusível protegerá o circuito e o motor. Escolha o valor do fusível de acordo com as especificações do motor.

Diagrama da montagem da Ponte H com Arduino

Esse é o diagrama da montagem da Ponte H com Arduino:

Programa de Controle da Ponte H

Esse é o programa de controle da Ponte H . O Arduino aciona um relé de cada vez, durante 3 segundos. Portanto o motor gira num sentido e depois gira no sentido inverso, sucessivamente. Essa montagem poderá ser aplicada em vários outros tipos de projetos, que necessitam o controle de acionamento de um motor CC. Sugiro que implemente botões para acionamento dos motores e chaves de limite de movimento (backstop) para desligar o motor, quando a parte móvel chegar no destino.

• PonteH_2Rele.ino

// Arduino - Ponte H com modulo 2 relés 
// Gustavo Murta - 19/maio/2019
// https://blog.eletrogate.com/arduino-ponte-h-com-rele/

int IN1 = 4;                             // pino IN1 conectado porta D4 Arduino
int IN2 = 5;                             // pino IN2 conectado porta D5 Arduino

void setup()
{
  Serial.begin(9600);                    // console serial 9600 Bps 
  pinMode(IN1, OUTPUT);                  // definições das portas IN1 e IN2 como portas de saidas 
  pinMode(IN2, OUTPUT);  
  digitalWrite(IN1, HIGH);               // desativa porta IN1 
  digitalWrite(IN2, HIGH);               // desativa porta IN2 
}

void loop()
{  
  digitalWrite(IN2, HIGH);               // desativa porta IN2 
  digitalWrite(IN1, LOW);                // acionamento relé K1 
  Serial.println("Rele K1 acionado");    // print mensagem 
  delay (3000);                          // atraso de 3 segundos
  digitalWrite(IN1, HIGH);               // desativa porta IN1
  digitalWrite(IN2, LOW);                // acionamento relé K2
  Serial.println("Rele K2 acionado");    // print mensagem
  delay (3000);                          // atraso de 3 segundos  
}

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Sobre o Autor

José Gustavo Abreu Murta Consultor e Projetista de Sistemas Embarcados. Técnico em eletrônica, formado em Curso superior de TPD, pós-graduado em Marketing. Trabalhou por muitos anos na IBM na área de manutenção de computadores de grande porte. Aposentou-se, podendo curtir o que mais gosta : estudar e ensinar Tecnologia. Hobista em eletrônica desde 1976. Gosta muito de Fotografia e Observação de aves.