Jak používat DC to DC Buck Converter LM2596: 8 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Tento tutoriál ukáže, jak pomocí LM2596 Buck Converter napájet zařízení vyžadující různá napětí. Ukážeme si, jaké jsou nejlepší typy baterií pro použití s převodníkem a jak z převodníku získat více než jen jeden výstup (nepřímo).

Vysvětlíme, proč jsme si vybrali tento převodník a pro jaké projekty jej můžeme použít.

Jen malá poznámka, než začneme: Při práci s robotikou a elektronikou prosím nepřehlédněte důležitost distribuce energie.

Toto je náš první tutoriál v naší sérii o distribuci energie, věříme, že distribuce energie je často přehlížena a že to je hlavní důvod, proč mnoho lidí na začátku ztrácí zájem o robotiku, například spalují své součásti a nejsou ochotni koupit doufáme, že vám tato řada o distribuci energie pomůže pochopit, jak lépe pracovat s elektřinou.

Zásoby:

1. LM2596 Převodník DC na DC
2. 9V alkalická baterie
3. Arduino Uno
4. Propojovací dráty
5. 2S Li-Po nebo Li-Ion baterie
6. 2A nebo 3A pojistka
7. Servomotor SG90
8. Malé prkénko

Krok 1: Přehled Pinout

Zde můžete vidět, jak vypadá modul převaděče LM2596 DC na DC. Můžete si všimnout, že LM2596 je integrovaný obvod a modul tvoří obvod kolem integrovaného obvodu, aby fungoval jako nastavitelný převodník.

Pinout pro modul LM2596 je velmi jednoduchý:

IN+ Zde připojíme červený vodič z baterie (nebo zdroje energie), toto je VCC nebo VIN (4,5 V - 40 V)

IN- Zde připojíme černý vodič z baterie (nebo zdroje energie), toto je uzemnění, GND nebo V--

OUT+ Zde připojíme kladné napětí napájecího distribučního obvodu nebo součásti napájené

OUT- Zde připojíme uzemnění distribučního obvodu napájení nebo napájení komponenty

Krok 2: Nastavení výstupu

Jedná se o převodník buck, což znamená, že bude potřebovat vyšší napětí a převede jej na nižší napětí. Abychom nastavili napětí, musíme udělat pár kroků.

1. Připojte převodník k baterii nebo jinému zdroji napájení. Zjistěte, jaké napětí jste do převodníku vložili.
2. Nastavte multimetr na čtení napětí a připojte k němu výstup převodníku. Nyní již můžete vidět napětí na výstupu.
3. Pomocí malého šroubováku upravte trimr (zde 20k Ohm), dokud nebude napětí nastaveno na požadovaný výstup. Nebojte se otáčet trimrem v obou směrech, abyste získali pocit, jak s ním pracovat. Někdy při prvním použití převaděče budete muset otáčet trimrovacím šroubem o 5-10 celých kruhů, aby fungoval. Hrajte si s tím, dokud nebudete mít pocit.
4. Nyní, když je napětí vhodně upraveno, místo multimetru připojte zařízení/modul, který chcete napájet.

V příštích několika krocích bychom vám chtěli ukázat několik příkladů, jak vytvářet určitá napětí a kdy je používat. Zde uvedené kroky jsou od nynějška implikovány ve všech příkladech.

Krok 3: Aktuální hodnocení

Aktuální hodnocení IC LM2596 je 3 ampéry (ustálený proud), ale pokud jej skutečně protáhnete 2 nebo více ampéry po delší dobu, zahřeje se a shoří. Jako u většiny zařízení zde také musíme zajistit dostatečné chlazení, aby fungovalo dlouho a spolehlivě.

Zde bychom chtěli nakreslit analogii s počítači a CPU, jak většina z vás již ví, zahřívání a havárie vašeho počítače, abychom zlepšili jejich výkon, musíme zlepšit jejich chlazení, můžeme chlazení nahradit lepším pasivním nebo vzduchovým chladič nebo představte ještě lépe s kapalinovým chlazením, je to stejné s každou elektronickou součástkou, jako jsou integrované obvody. Abychom to vylepšili, přilepíme na něj malý chladič (výměník tepla), který bude pasivně distribuovat teplo z IC do okolního vzduchu.

Obrázek výše ukazuje dvě verze modulu LM2596.

První verze je bez chladiče a použijeme ji, pokud je ustálený proud nižší než 1,5 A.

Druhá verze je s chladičem a použijeme ji, pokud je ustálený proud vyšší než 1,5 A.

Krok 4: Ochrana proti vysokému proudu

Další věc, kterou je třeba zmínit při práci s výkonovými moduly, jako jsou měniče, je to, že se spálí, pokud proud jde příliš vysoko. Věřím, že jste to již pochopili z výše uvedeného kroku, ale jak chránit IC před vysokým proudem?

Zde bychom chtěli představit další komponentu Fuse. V tomto konkrétním případě náš převodník potřebuje ochranu před 2 nebo 3 ampéry. Vezmeme tedy, řekněme 2 A ampérovou pojistku, a zapojíme ji podle obrázků výše. To poskytne potřebnou ochranu pro naše IC.

Uvnitř pojistky je tenký drát vyrobený z materiálu, který se taví za nízkých teplot. Tloušťka drátu je během výroby pečlivě upravena tak, aby se drát přetrhl (nebo rozpojil), pokud proud přesáhne 2 ampéry. Tím se zastaví tok proudu a vysoký proud nebude moci přijít do převodníku. Samozřejmě to znamená, že budeme muset vyměnit pojistku (protože je nyní roztavená) a opravit obvod, který se pokoušel odebírat příliš mnoho proudu.

Pokud se chcete o pojistkách dozvědět více, podívejte se na náš tutoriál k nim, když jej uvolníme.

Krok 5: Napájení 6V motoru a 5V ovladače z jednoho zdroje

Zde je příklad, který zahrnuje vše výše uvedené. Shrneme vše s kroky zapojení:

1. Připojte 2S Li-Po (7,4 V) baterii k 2A pojistce. To ochrání náš hlavní obvod před vysokým proudem.
2. Pomocí multimetru připojeného na výstupu upravte napětí na 6V.
3. Připojte zem a VCC z baterie ke vstupním svorkám převodníku.
4. Připojte kladný výstup s VIN na Arduinu a s červeným vodičem na mikro servu SG90.
5. Propojte záporný výstup s GND na Arduinu a hnědým vodičem na mikro servu SG90.

Zde jsme upravili napětí na 6V a zapnuli Arduino Uno a SG90. Důvodem, proč bychom to udělali místo použití 5V výstupu Arduino Uno k nabíjení SG90, je stálý výstup daný převodníkem, stejně jako omezený výstupní proud přicházející z Arduina, a také vždy chceme oddělit výkon motoru ze síly obvodu. Zde poslední věci není ve skutečnosti dosaženo, protože je to pro tento motor zbytečné, ale převodník nám k tomu poskytuje možnost.

Chcete -li porozumět více tomu, proč je lepší napájet součásti tímto způsobem a oddělit motory od regulátorů, podívejte se na náš návod k bateriím po jeho vydání.

Krok 6: Napájení zařízení 5 V a 3,3 V z jednoho zdroje

Tento příklad ukazuje, jak použít LM2596 k napájení dvou zařízení se dvěma různými typy napětí. Z obrázků je dobře vidět zapojení. Co jsme zde udělali, je vysvětleno v níže uvedených krocích.

1. Připojte 9V alkalickou baterii (lze zakoupit v jakémkoli místním obchodě) ke vstupu převodníku.
2. Upravte napětí na 5V a připojte výstup na prkénko.
3. Připojte 5V Arduina ke kladnému terminálu na desce a propojte základnu Arduina a Breadboardu.
4. Druhé zde napájené zařízení je bezdrátový vysílač/přijímač nrf24, vyžaduje 3,3 V, normálně byste jej mohli napájet přímo z Arduina, ale proud přicházející z Arduina je obvykle příliš slabý na přenos stabilního rádiového signálu, takže použijeme náš převodník napájet to.
5. K tomu potřebujeme použít dělič napětí ke snížení napětí z 5V na 3,3V. To se provádí připojením +5V převaděče k odporu 2k Ohm a odporu 1k Ohm k zemi. Koncové napětí, kde se dotýkají, je nyní sníženo na 3,3 V, které používáme k nabíjení nrf24.

Pokud se chcete dozvědět více o odporech a děličích napětí, podívejte se na náš tutoriál o tom, jakmile bude vydán.

Krok 7: Závěr

Rádi bychom shrnuli, co jsme zde ukázali.

• Pomocí LM2596 převeďte napětí z vysokého (4,5 - 40) na nízké
• Před připojením dalších zařízení/modulů vždy pomocí multimetru zkontrolujte úroveň napětí na výstupu
• Použijte LM2596 bez chladiče (chladiče) 1,5 A nebo nižší a s chladičem až 3 A
• Pokud napájíte motory odebírající nepředvídatelné proudy, použijte k ochraně LM2596 pojistku 2 A nebo 3 A
• Pomocí převaděčů poskytujete svým obvodům stabilní napětí s dostatečným proudem, který můžete použít ke spolehlivému ovládání motorů, takže nebudete mít v průběhu času snížené chování při poklesu napětí baterií

Krok 8: Extra věci

Modely, které jsme použili v tomto kurzu, si můžete stáhnout z našeho účtu GrabCAD:

Modely GrabCAD Robottronic

Na naše další návody se můžete podívat na Instructables:

Instructables Robottronic

Můžete také zkontrolovat kanál YouTube, který se právě spouští:

Youtube Robottronic