Ako používať prevodník buck DC na DC LM2596: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Tento tutoriál ukáže, ako používať konvertor LM2596 Buck Converter na napájanie zariadení vyžadujúcich rôzne napätia. Ukážeme, ktoré typy batérií je najlepšie použiť s prevodníkom a ako z prevodníka získať viac ako len jeden výstup (nepriamo).

Vysvetlíme, prečo sme si vybrali tento prevodník a pre aké projekty ho môžeme použiť.

Len malá poznámka, než začneme: Pri práci s robotikou a elektronikou neprehliadajte dôležitosť distribúcie energie.

Toto je náš prvý tutoriál z našej série o distribúcii energie, domnievame sa, že distribúcia energie je často prehliadaná a že to je hlavný dôvod, prečo mnoho ľudí na začiatku stráca záujem o robotiku, napríklad spaľuje svoje súčiastky a nie je ochotný ich kúpiť. dúfame, že táto séria o distribúcii energie vám pomôže pochopiť, ako lepšie pracovať s elektrickou energiou.

Zásoby:

1. LM2596 Menič DC na DC
2. 9V alkalická batéria
3. Arduino Uno
4. Prepojovacie vodiče
5. 2S Li-Po alebo Li-Ion batéria
6. 2A alebo 3A poistka
7. Servomotor SG90
8. Malý Breadboard

Krok 1: Prehľad pinoutov

Tu vidíte, ako vyzerá modul prevodníka DC na DC LM2596. Môžete si všimnúť, že LM2596 je integrovaný obvod a modul je zapojený okolo integrovaného obvodu, aby fungoval ako nastaviteľný prevodník.

Pinout pre modul LM2596 je veľmi jednoduchý:

IN+ Tu pripojíme červený vodič z batérie (alebo zdroja energie), toto je VCC alebo VIN (4,5 V - 40 V)

IN- Tu pripojíme čierny vodič z batérie (alebo zdroja energie), toto je uzemnenie, GND alebo V--

OUT+ Tu pripájame kladné napätie obvodu distribúcie energie alebo napájaného komponentu

OUT- Tu pripojíme uzemnenie obvodu distribúcie energie alebo napájaného komponentu

Krok 2: Úprava výstupu

Toto je prevodník Buck, čo znamená, že bude potrebovať vyššie napätie a prevedie ho na nižšie napätie. Na nastavenie napätia musíme urobiť niekoľko krokov.

1. Pripojte prevodník k batérii alebo inému zdroju napájania. Zistite, aké napätie ste vložili do prevodníka.
2. Nastavte multimetr na čítanie napätia a pripojte k nemu výstup prevodníka. Teraz už môžete vidieť napätie na výstupe.
3. Upravte trimer (tu 20k Ohm) malým skrutkovačom, kým sa napätie nenastaví na požadovaný výkon. Pokojne otočte trimrom v oboch smeroch, aby ste mali pocit, že sa s ním pracuje. Niekedy, keď použijete prevodník prvýkrát, budete musieť otáčať zastrihávacou skrutkou 5-10 plných kruhov, aby fungoval. Hrajte s tým, kým nebudete mať pocit.
4. Teraz, keď je napätie vhodne nastavené, namiesto multimetra pripojte zariadenie/modul, ktorý chcete napájať.

V nasledujúcich pár krokoch by sme vám chceli ukázať niekoľko príkladov, ako vytvárať určité napätia a kedy ich používať. Tieto kroky, ktoré sú tu ukázané, sú odteraz implikované vo všetkých príkladoch.

Krok 3: Aktuálne hodnotenie

Aktuálne hodnotenie IC LM2596 je 3 ampéry (ustálený prúd), ale ak ho skutočne potiahnete 2 alebo viac ampérov dlhší čas, zahreje sa a vyhorí. Rovnako ako u väčšiny zariadení tu musíme tiež zabezpečiť dostatočné chladenie, aby fungovalo dlho a spoľahlivo.

Tu by sme chceli nakresliť analógiu s počítačmi a procesormi, pretože väčšina z vás už vie, že sa váš počítač zahrieva a havaruje, aby sme zlepšili jeho výkon, musíme zlepšiť jeho chladenie, chladenie môžeme nahradiť lepším pasívnym alebo vzduchovým chladič alebo ešte lepšie zaviesť s kvapalinovým chladením, je to to isté s každým elektronickým komponentom, akým sú integrované obvody. Aby sme to vylepšili, prilepíme na ňu malý chladič (výmenník tepla), ktorý bude pasívne rozvádzať teplo z IC do okolitého vzduchu.

Vyššie uvedený obrázok zobrazuje dve verzie modulu LM2596.

Prvá verzia je bez chladiča a použijeme ju, ak je ustálený prúd nižší ako 1,5 ampéra.

Druhá verzia je s chladičom a použijeme ju, ak je ustálený prúd nad 1,5 ampéra.

Krok 4: Vysoká ochrana prúdu

Ďalšia vec, ktorú je potrebné spomenúť pri práci s výkonovými modulmi, ako sú meniče, je to, že sa spália, ak je prúd príliš vysoký. Verím, že ste to už pochopili z vyššie uvedeného kroku, ale ako chrániť IC pred vysokým prúdom?

Tu by sme chceli predstaviť ďalší komponent Fuse. V tomto konkrétnom prípade potrebuje náš prevodník ochranu pred 2 alebo 3 ampérmi. Zoberieme teda povedzme 2 A ampérovú poistku a zapojíme ju podľa vyššie uvedených obrázkov. To poskytne potrebnú ochranu pre naše IC.

Vnútri poistky je tenký drôt vyrobený z materiálu, ktorý sa taví pri nízkych teplotách, pričom hrúbka drôtu je pri výrobe starostlivo upravená tak, aby sa drôt zlomil (alebo nerozpájal), ak prúd prekročí 2 ampéry. Tým sa zastaví tok prúdu a vysoký prúd nebude môcť prísť do prevodníka. Samozrejme to znamená, že budeme musieť vymeniť poistku (pretože je teraz roztavená) a opraviť obvod, ktorý sa pokúšal čerpať príliš veľa prúdu.

Ak sa chcete dozvedieť viac o poistkách, po uvoľnení ich nájdete v našom návode.

Krok 5: Napájanie 6V motora a 5V ovládača z jedného zdroja

Tu je príklad, ktorý obsahuje všetko, čo bolo uvedené vyššie. Všetko zhrnieme pomocou krokov zapojenia:

1. Pripojte batériu 2S Li-Po (7,4 V) k poistke 2A. To ochráni náš hlavný obvod pred vysokým prúdom.
2. Nastavte napätie na 6 V pomocou multimetra zapojeného na výstupe.
3. Pripojte uzemnenie a VCC z batérie k vstupným svorkám prevodníka.
4. Pripojte kladný výstup s VIN na Arduino a s červeným vodičom na mikro servo SG90.
5. Pripojte záporný výstup s GND na Arduino a hnedým vodičom na mikro servo SG90.

Tu sme upravili napätie na 6V a napájali Arduino Uno a SG90. Dôvodom, prečo by sme to urobili namiesto použitia 5V výstupu Arduino Uno na nabíjanie SG90, je stabilný výstup daný prevodníkom, ako aj obmedzený výstupný prúd prichádzajúci z Arduina, a tiež vždy chceme oddeliť výkon motora z výkonu obvodu. Tu sa posledná vec v skutočnosti nedosiahne, pretože je to pre tento motor zbytočné, ale menič nám to ponúka.

Ak sa chcete dozvedieť viac o tom, prečo je lepšie napájať súčiastky týmto spôsobom a oddeľovať motory od regulátorov, prečítajte si náš návod o batériách, keď budú vydané.

Krok 6: Napájanie zariadení 5 V a 3,3 V z jedného zdroja

Tento príklad ukazuje, ako použiť LM2596 na napájanie dvoch zariadení s dvoma rôznymi druhmi napätí. Elektroinštalácia je dobre viditeľná z obrázkov. Čo sme tu urobili, je vysvetlené v nižšie uvedených krokoch.

1. Pripojte 9V alkalickú batériu (dá sa kúpiť v každom miestnom obchode) na vstup prevodníka.
2. Upravte napätie na 5V a zapojte výstup na nepájivú dosku.
3. Pripojte 5V Arduino k kladnému konektoru na doske a prepojte uzemnenie Arduina a Breadboard.
4. Druhé tu napájané zariadenie je bezdrôtový vysielač/prijímač nrf24, vyžaduje 3,3 V, normálne by ste ho mohli napájať priamo z Arduina, ale prúd prichádzajúci z Arduina je zvyčajne príliš slabý na prenos stabilného rádiového signálu, takže použijeme náš prevodník napájať to.
5. Na to musíme použiť rozdeľovač napätia na zníženie napätia z 5 V na 3,3 V. To sa dosiahne pripojením +5V meniča k odporu 2 kOhm a odporu 1 k ohm k zemi. Koncové napätie, kde sa dotýkajú, sa teraz zníži na 3,3 V, ktoré používame na nabíjanie nrf24.

Ak sa chcete dozvedieť viac o odporoch a deličoch napätia, po vydaní si ich prečítajte v našom návode.

Krok 7: Záver

Radi by sme zhrnuli, čo sme tu ukázali.

• Na konverziu napätia z vysokého (4,5 - 40) na nízke použite LM2596
• Pred pripojením ďalších zariadení/modulov vždy pomocou multimetra skontrolujte úroveň napätia na výstupe
• Používajte LM2596 bez chladiča (chladiča) na 1,5 ampéra alebo nižšie a s chladičom až na 3 ampéry
• Ak napájate motory odoberajúce nepredvídateľné prúdy, na ochranu LM2596 použite poistku 2 A alebo 3 A.
• Použitím meničov dodávate svojim obvodom stabilné napätie s dostatočným prúdom, ktorý môžete použiť na spoľahlivé ovládanie motorov, týmto spôsobom nebudete mať znížené správanie pri poklese napätia batérií v priebehu času

Krok 8: Extra veci

Modely, ktoré sme použili v tomto návode, si môžete stiahnuť z nášho účtu GrabCAD:

Modely GrabCAD Robottronic

Naše ďalšie návody si môžete pozrieť na Instructables:

Inštrukcie Robottronic

Môžete tiež skontrolovať kanál YouTube, ktorý sa práve začína:

Youtube Robottronic