H-Brücke via Relais realisieren
Drehrichtungsänderung leicht gemacht
Um die Drehrichtung von Gleichstrommotoren zu ändern, müssen nur die Anschlüsse getauscht werden. Für diesen Zweck eignen sich Relais optimal. Wichtig ist es lediglich zu wissen, wie die Anschlüsse dieser altbewährten Elektrobausteine verdrahtet werden müssen, damit die Funktion einer H-Brücke gegeben ist, die einen Tausch der Anschlüsse ermöglicht.
Passende Mechanik
Ein Blick in das Innere bestätigt, dass die Wechsler jeweils für sich verschaltet sind.
Relais sind wahre Tausendsassas. Schon Konrad Zuse erkannte, dass es mit ihnen problemlos möglich ist, sie derart zu verschalten, dass logische Funktionen realisiert werden können. Mit diesen, eigentlich zunächst für Telefonanlagen gedachten Bausteinen schuf Zuse den ersten Computer. Seine Computermodelle Z3 sowie die heute im Münchner Deutschen Museum zu besichtigende Z4 waren in der Lage, mittels Relaistechnik selbst komplexe Berechnungen durchzuführen.
Der große Vorteil von Relais ist ihre echte Trennung von Steuer- und Leistungsteil. Durch diese Funktionsweise ist es beispielsweise möglich, mittels einer schwachen Gleichstrom-Steuerspannung eine Beleuchtung ein- und auszuschalten, die durch 220 V Wechselstrom betrieben wird. Doch der Nutzen von Relais ist damit noch nicht ausgeschöpft. Werden die Anschlüsse in raffinierter Weise verschaltet, so ist es problemlos möglich, eine sogenannte H-Brücke zu realisieren, um Gleichstrommotoren abwechselnd links- und rechtsherum laufen zu lassen.
Eine H-Brücke besteht im Grunde aus vier Schaltern, die jeweils mit einer Öffner- und Schließerfunktion ausgestattet sind. Die Übertragung dieser Überlegung auf ein Relais bedeutet, dass eine entsprechende Anzahl an Relais zu verwenden ist, um eine H-Brücke aufzubauen. Um den Verdrahtungsaufwand zu minimieren, sollte ein Relais verwendet werden, das über vier Wechsler verfügt. Werden Relais mit zwei Wechsler verwendet, so muss das jeweilige Relais sehr genau unter die Lupe genommen werden, ob dieses wirklich über zwei Wechsler verfügen.
Dies ist nicht bei jedem Relais der Fall, da manche Typen nur dem äußeren Anschein nach über zwei Wechsler verfügen. Es sind Relais auf dem Markt, die nur einen Wechsler besitzt, obwohl die Zahl der Anschlüsse zumindest zwei Wechsler vermuten lässt. Der Blick auf den jeweiligen Typenschaltplan gibt Auskunft, wie viele Wechsler das Relais tatsächlich besitzt. Vielfach ist diese Information bereits auf dem Relais selbst deutlich lesbar aufgedruckt, sodass sich ein Blick in dessen technischen Unterlagen erübrigt.
Wenig geeignetes Relais
Um eine H-Brücke auf einfache Weise zu realisieren ist die interne Verschaltung dieses Relais nicht optimal
Optimales Relais
Ein Relais mit diesem Aufdruck besitzt optimale Voraussetzungen, um eine H-Brücke auf einfache Weise zu realisieren
Beispiel für ein passendes Relais:
Um eine H-Brücke zu realisieren, sollte ein Relais verwendet werden, das, wie schon erwähnt, über vier Wechsler verfügt. Ein Blick auf das Typenschild des Relais gibt Auskunft, ob dies der Fall ist.
Passendes Relais für eine H-Brücke
Der Aufdruck zeigt, dass dieses Relais die Voraussetzung für den Bau einer H-Brücke erfüllt.
Passende Mechanik
Ein Blick in das Innere bestätigt, dass die Wechsler jeweils für sich verschaltet sind.
Klare Beschriftung
Die Anschlüsse auf der Rückseite sind deutlich beschriftet und geben Auskunft, welcher Stift zu welchem Wechsler gehört.
Kritisches Relais
Dieses Relais hat auf seinem Gehäuse kein deutlich lesbares Schaltbild, weshalb hier unbedingt per Typenblatt abgeklärt werden muss, ob es sich für die Realisierung einer H-Brücke eignet, da die Anzahl der Anschlüsse nicht unbedingt auf die Zahl der verbauten Wechsler hinweist.
Die H-Brücke:
Wie bereits erwähnt, besteht eine H-Brücke aus vier Schaltern, die jeweils mit einer Öffner- und Schließerfunktion ausgestattet sind. Diese werden daher als Wechsler bezeichnet. Diese Wechsler müssen nun derart verschaltet werden, dass bei einem Wechsel ihrer Stellung jeweils die Anschlüsse für den Elektromotor von Plus nach Minus hin- und herwechseln.
Eine derartige Schaltung sieht, realisiert mit einem Relais, wie folgt aus:
Ein nachfolgender Testaufbau bestätigt, dass diese Schaltung korrekt funktioniert und beim Drücken des Tasters T1 der Elektromotor seine Laufrichtung wechselt.
Der Testlauf stellt sich in einer Simulation wie folgt dar:
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