DC -DC -buck -muuntimen LM2596 käyttäminen: 8 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Tämä opetusohjelma näyttää, kuinka LM2596 Buck Converter -ohjelmistoa käytetään eri jännitteitä vaativien laitteiden käynnistämiseen. Näytämme, mitkä ovat parhaita paristoja, joita voidaan käyttää muuntimen kanssa ja kuinka saada enemmän kuin yksi lähtö muuntimesta (epäsuorasti).

Selitämme, miksi olemme valinneet tämän muuntimen ja millaisiin projekteihin voimme käyttää sitä.

Vain pieni huomautus ennen kuin aloitamme: Älä unohda tehonjaon tärkeyttä, kun työskentelet robotiikan ja elektroniikan kanssa.

Tämä on ensimmäinen opetusohjelmamme virranjakelua käsittelevässä sarjassa. Uskomme, että virranjakelu jätetään usein huomiotta ja että tämä on suuri syy siihen, miksi monet ihmiset menettävät alun perin kiinnostuksensa robotiikkaan, esimerkiksi polttavat komponenttejaan eivätkä ole halukkaita ostamaan uusia osia pelosta vain polttaa ne uudelleen, toivomme, että tämä virranjakelusarja auttaa sinua ymmärtämään, miten voit työskennellä paremmin sähkön kanssa.

Tarvikkeet:

1. LM2596 DC -DC -muunnin
2. 9V alkaliparisto
3. Arduino Uno
4. Hyppyjohdot
5. 2S Li-Po- tai Li-Ion-akku
6. 2A tai 3A sulake
7. Servomoottori SG90
8. Pieni leipälauta

Vaihe 1: Pinout -yleiskatsaus

Täältä voit nähdä miltä LM2596 DC -DC -muunninmoduuli näyttää. Voit huomata, että LM2596 on IC, ja moduuli on piirin ympärille rakennettu piiri, jotta se toimii säädettävänä muuntimena.

Pinout LM2596 -moduulille on hyvin yksinkertainen:

IN+ Tässä liitämme akun (tai virtalähteen) punaisen johdon, tämä on VCC tai VIN (4.5V - 40V)

IN- Tässä kytketään musta johto akusta (tai virtalähteestä), tämä on maadoitettu, GND tai V--

OUT+ Tähän liitämme virranjakelupiirin tai jännitteisen komponentin positiivisen jännitteen

OUT- Tässä kytketään virranjakelupiirin maadoitus tai komponentti

Vaihe 2: Lähdön säätäminen

Tämä on buck -muunnin, mikä tarkoittaa, että se ottaa korkeamman jännitteen ja muuntaa sen matalammaksi jännitteeksi. Jännitteen säätämiseksi meidän on tehtävä pari vaihetta.

1. Liitä muunnin akkuun tai muuhun virtalähteeseen. Tiedä, kuinka paljon jännitettä olet syöttänyt muuntimeen.
2. Aseta yleismittari lukemaan jännite ja kytke muuntimen lähtö siihen. Nyt näet jo lähtöjännitteen.
3. Säädä trimmeriä (tässä 20 k ohmia) pienellä ruuvimeisselillä, kunnes jännite on haluttu. Voit vapaasti kääntää trimmeriä molempiin suuntiin, jotta saat tunteen siitä, miten sitä käytetään. Joskus, kun käytät muunninta ensimmäistä kertaa, sinun on pyöritettävä trimmeriruuvia 5-10 täyttä ympyrää saadaksesi sen toimimaan. Pelaa sen kanssa, kunnes tunnet olosi.
4. Nyt kun jännite on säädetty asianmukaisesti, kytke yleismittarin sijasta laite/moduuli, johon haluat kytkeä virran.

Seuraavissa parissa vaiheessa haluamme näyttää sinulle pari esimerkkiä siitä, kuinka tuottaa tiettyjä jännitteitä ja milloin näitä jännitteitä käytetään. Nämä tässä esitetyt vaiheet sisältyvät tästä lähtien kaikkiin esimerkkeihin.

Vaihe 3: Nykyinen luokitus

IC LM2596: n nykyinen luokitus on 3 ampeeria (vakiovirta), mutta jos vedät sen läpi vähintään kaksi ampeeria pitkään aikaan, se lämpenee ja palaa. Kuten useimpien laitteiden kohdalla, meidän on myös huolehdittava riittävästä jäähdytyksestä, jotta se toimisi pitkään ja luotettavasti.

Tässä haluaisimme vetää analogian PC: n ja suorittimen kanssa, kuten useimmat teistä jo tietävät, tietokoneenne lämpenee ja kaatuu, jotta voimme parantaa niiden suorituskykyä, meidän on parannettava niiden jäähdytystä, voimme korvata jäähdytyksen paremmalla passiivisella tai ilmalla jäähdytin tai esitellä vielä paremmin nestejäähdytyksellä, se on sama asia kaikissa elektronisissa komponenteissa, kuten IC: ssä. Joten sen parantamiseksi liimaamme sen päälle pienen jäähdyttimen (lämmönvaihtimen) ja tämä jakaa passiivisesti lämmön IC: ltä ympäröivään ilmaan.

Yllä olevassa kuvassa on kaksi LM2596 -moduulin versiota.

Ensimmäinen versio on ilman jäähdytintä ja käytämme sitä, jos vakiovirta on alle 1,5 ampeeria.

Toinen versio on jäähdyttimen kanssa ja käytämme sitä, jos vakiovirta on yli 1,5 ampeeria.

Vaihe 4: Korkean virran suojaus

Toinen asia, joka on mainittava käytettäessä tehomoduuleja, kuten muuntimia, on se, että ne palavat, jos virta menee liian korkeaksi. Uskon, että olet jo ymmärtänyt sen edellä olevasta vaiheesta, mutta miten suojata IC korkealta virralta?

Tässä haluamme esitellä toisen komponentin, Sulake. Tässä tapauksessa muuntimemme tarvitsee suojaa 2 tai 3 ampeerilta. Otetaan siis 2 A: n sulake ja johdetaan se yllä olevien kuvien mukaan. Tämä tarjoaa tarvittavan suojan IC: lle.

Sulakkeen sisällä on ohut lanka, joka on valmistettu materiaalista, joka sulaa alhaisissa lämpötiloissa, langan paksuus säädetään huolellisesti valmistuksen aikana niin, että lanka katkeaa (tai ei ole juotettu), jos virta ylittää 2 ampeeria. Tämä pysäyttää virran ja suuri virta ei voi tulla muuntimeen. Tietenkin tämä tarkoittaa, että meidän on vaihdettava sulake (koska se on sulanut nyt) ja korjattava piiri, joka yritti vetää liikaa virtaa.

Jos haluat tietää enemmän sulakkeista, tutustu niiden opetusohjelmaan, kun vapautamme sen.

Vaihe 5: Virta 6 V moottorille ja 5 V ohjaimelle yhdestä lähteestä

Tässä on esimerkki, joka sisältää kaiken edellä mainitun. Yhteenveto kaikesta johdotusvaiheista:

1. Liitä 2S Li-Po (7,4V) -akku 2A sulakkeeseen. Tämä suojaa pääpiiriä suurelta virralta.
2. Säädä jännite 6 V: een, kun ulostuloon on kytketty yleismittari.
3. Liitä maadoitus ja VCC akusta muuntimen tuloliittimiin.
4. Kytke positiivinen lähtö Arduinon VIN -tunnuksella ja SG90 -mikroservon punaisella johdolla.
5. Kytke negatiivinen lähtö Arduinon GND: hen ja mikroservon SG90 ruskea johto.

Täällä olemme säätäneet jännitteen 6 V: ksi ja käynnistäneet Arduino Unon ja SG90: n. Syy miksi me tekisimme sen sen sijaan, että käyttäisimme Arduino Unon 5 V: n lähtöä SG90: n lataamiseen, on muuntimen antama tasainen lähtö sekä Arduinosta tuleva rajoitettu lähtövirta, ja haluamme myös aina erottaa moottorin teho piirin tehosta. Tässä viimeistä asiaa ei saavuteta, koska se ei ole tarpeellista tälle moottorille, mutta muunnin tarjoaa meille mahdollisuuden tehdä niin.

Jos haluat ymmärtää enemmän siitä, miksi on parempi käyttää komponentteja tällä tavalla ja erottaa moottorit ohjaimista, katso akkuja käsittelevä opetusohjelma, kun se vapautetaan.

Vaihe 6: 5V- ja 3,3V -laitteiden virransyöttö yhdestä lähteestä

Tämä esimerkki osoittaa, kuinka LM2596: n avulla voidaan syöttää virtaa kahdelle eri jännitetyypille. Johdotus näkyy selvästi kuvista. Mitä olemme tehneet täällä, selitetään alla olevissa vaiheissa.

1. Liitä 9 V: n alkaliparisto (voi ostaa mistä tahansa lähikaupasta) muuntimen tuloon.
2. Säädä jännite 5 V: iin ja kytke ulostulo leipälevyyn.
3. Liitä Arduinon 5V leipälevyn positiiviseen napaan ja yhdistä Arduinon ja leipälevyn kotelot.
4. Toinen täällä toimiva laite on langaton lähetin/vastaanotin nrf24, se vaatii 3,3 V, normaalisti voisit syöttää sen suoraan Arduinosta, mutta Arduinosta tuleva virta on yleensä liian heikko lähettämään vakaa radiosignaali, joten käytämme muunninta siihen virtaa.
5. Tätä varten meidän on käytettävä jännitteenjakajaa jännitteen pienentämiseksi 5 V: sta 3,3 V: iin. Tämä tehdään kytkemällä muuntimen +5 V 2 k ohmin vastukseen ja 1 k ohmin vastus maahan. Liitinjännite, johon ne koskettavat, on nyt alennettu 3,3 V: iin, jota käytämme nrf24: n lataamiseen.

Jos haluat tietää enemmän vastuksista ja jännitteenjakajista, katso opetusohjelma siitä, kun se vapautetaan.

Vaihe 7: Johtopäätös

Haluamme tehdä yhteenvedon siitä, mitä olemme täällä osoittaneet.

• Käytä LM2596 muuntaaksesi jännitteen korkeasta (4,5 - 40) matalaksi
• Tarkista aina ulostulon jännitetaso yleismittarilla ennen muiden laitteiden/moduulien liittämistä
• Käytä LM2596 -laitetta ilman jäähdytyselementtiä (jäähdytintä) enintään 1,5 ampeeria ja jäähdytyselementillä enintään 3 ampeeria
• Käytä 2 ampeerin tai 3 ampeerin sulaketta suojaamaan LM2596, jos käytät moottoria, joka vetää arvaamattomia virtoja
• Muuntimien avulla annat piireillesi vakaan jännitteen riittävällä virralla, jota voit käyttää luotettavasti moottorien ohjaamiseen, jolloin akkujen jännitehäviö ei heikkene ajan mittaan

Vaihe 8: Lisää tavaraa

Voit ladata tässä opetusohjelmassa käyttämiämme malleja GrabCAD -tililtämme:

GrabCAD Robottronic -mallit

Näet muut opetusohjelmamme Instructablesista:

Ohjeet Robottronic

Voit myös tarkistaa Youtube -kanavan, joka on vielä käynnissä:

Youtube Robottronic