Kako koristiti pretvarač istosmjerne struje u DC LM2596: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Ovaj vodič će pokazati kako koristiti LM2596 Buck Converter za napajanje uređaja koji zahtijevaju različite napone. Pokazat ćemo koje su najbolje vrste baterija za korištenje s pretvaračem i kako dobiti više od jednog izlaza iz pretvarača (indirektno).

Objasnit ćemo zašto smo odabrali ovaj pretvarač i za koje vrste projekata ga možemo koristiti.

Samo mala napomena prije nego počnemo: Prilikom rada s robotikom i elektronikom nemojte zanemariti važnost distribucije energije.

Ovo je naš prvi vodič u našoj seriji o distribuciji energije, vjerujemo da se distribucija energije često zanemaruje i da je to veliki razlog zašto mnogi ljudi u početku gube interes za robotiku, na primjer spaljuju svoje komponente i ne žele kupiti nove komponente iz straha da ih jednostavno ne izgorite, nadamo se da će vam ova serija o distribuciji energije pomoći da razumijete kako bolje raditi s električnom energijom.

Potrošni materijal:

1. LM2596 Pretvarač istosmjernog u istosmjerni napon
2. 9V alkalna baterija
3. Arduino Uno
4. Džemper žice
5. 2S Li-Po ili Li-Ion baterija
6. 2A ili 3A Osigurač
7. Servo motor SG90
8. Small Breadboard

Korak 1: Pregled pinout -a

Ovdje možete vidjeti kako izgleda LM2596 DC / DC pretvarački modul. Možete primijetiti da je LM2596 IC, a modul sklop izgrađen oko IC -a kako bi radio kao podesivi pretvarač.

Ispis za LM2596 modul je vrlo jednostavan:

IN+ Ovdje povezujemo crvenu žicu iz baterije (ili izvora napajanja), ovo je VCC ili VIN (4,5V - 40V)

IN- Ovdje povezujemo crnu žicu iz baterije (ili izvora napajanja), ovo je uzemljenje, GND ili V--

OUT+ Ovdje povezujemo pozitivni napon distribucijskog kruga napajanja ili komponentu koja se napaja

IZLAZ- Ovdje povezujemo uzemljenje kruga distribucije električne energije ili komponentu s napajanjem

Korak 2: Podešavanje izlaza

Ovo je pretvarač u dolarima što znači da će trebati veći napon i pretvoriti ga u niži napon. Za podešavanje napona moramo napraviti nekoliko koraka.

1. Povežite pretvarač s baterijom ili drugim izvorom napajanja. Znajte koliko ste napona unijeli u pretvarač.
2. Postavite multimetar da očitava napon i na njega spojite izlaz pretvarača. Sada već možete vidjeti napon na izlazu.
3. Podesite trimer (ovdje 20k Ohm) malim odvijačem dok se napon ne postavi na željeni izlaz. Slobodno okrenite trimer u oba smjera kako biste stekli osjećaj kako s njim raditi. Ponekad ćete prilikom prve upotrebe pretvarača morati okrenuti trimer za 5-10 punih krugova da bi funkcionirao. Igrajte se s njim dok ne dobijete osjećaj.
4. Sada kada je napon prikladno podešen, umjesto multimetra spojite uređaj/modul koji želite napajati.

U sljedećih nekoliko koraka željeli bismo vam pokazati nekoliko primjera kako proizvesti određene napone i kada ih koristiti. Ovi koraci koji su ovdje prikazani od sada se podrazumijevaju na svim primjerima.

Korak 3: Trenutna ocjena

Trenutna vrijednost IC LM2596 je 3 ampera (stalna struja), ali ako kroz nju zaista provučete 2 ili više ampera dulje vrijeme, zagrijat će se i izgorjeti. Kao i kod većine uređaja i ovdje moramo osigurati dovoljno hlađenja da bi radio dugo i pouzdano.

Ovdje bismo željeli povući analogiju s računarima i procesorima, kao što većina vas već zna, zagrijavanje i pad računara, kako bismo poboljšali njihove performanse, potrebno nam je poboljšati hlađenje, možemo zamijeniti hlađenje boljim pasivnim ili zračnim hladnije ili uvesti još bolje s tekućim hlađenjem, ista je stvar sa svakom elektroničkom komponentom poput IC -a. Zato ćemo za njegovo poboljšanje zalijepiti mali hladnjak (izmjenjivač topline) na njega i to će pasivno distribuirati toplinu iz IC -a u okolni zrak.

Gornja slika prikazuje dvije verzije LM2596 modula.

Prva verzija je bez hladnjaka i koristit ćemo je ako je stacionarna struja ispod 1,5 Ampera.

Druga verzija je sa hladnjakom i koristit ćemo je ako je stacionarna struja iznad 1,5 Ampera.

Korak 4: Zaštita od velike struje

Još jedna stvar koju treba napomenuti pri radu sa energetskim modulima poput pretvarača je da će izgorjeti ako struja previsoko pređe. Vjerujem da ste to već shvatili iz prethodnog koraka, ali kako zaštititi IC od velike struje?

Ovdje želimo predstaviti još jednu komponentu osigurač. U ovom konkretnom slučaju našem pretvaraču je potrebna zaštita od 2 ili 3 ampera. Zato ćemo uzeti, recimo, osigurač od 2 Amp i spojiti ga prema gornjim slikama. To će našoj IC osigurati potrebnu zaštitu.

Unutar osigurača nalazi se tanka žica od materijala koji se topi na niskim temperaturama, debljina žice se pažljivo prilagođava tokom proizvodnje tako da će se žica slomiti (ili raspajati) ako struja pređe 2 ampera. Ovo će zaustaviti protok struje i velika struja neće moći doći do pretvarača. Naravno, to znači da ćemo morati zamijeniti osigurač (jer se sada otopio) i ispraviti krug koji je pokušao izvući previše struje.

Ako želite saznati više o osiguračima, pogledajte naš vodič o njima kad ih pustimo.

Korak 5: Napajanje 6V motora i 5V kontrolera iz jednog izvora

Evo primjera koji uključuje sve gore spomenuto. Sažet ćemo sve sa koracima ožičenja:

1. Spojite 2S Li-Po (7.4V) bateriju s 2A osiguračem. Ovo će zaštititi naš glavni krug od velike struje.
2. Podesite napon na 6V s multimetrom spojenim na izlazu.
3. Spojite uzemljenje i VCC iz baterije s ulaznim priključcima pretvarača.
4. Povežite pozitivni izlaz s VIN -om na Arduinu i s crvenom žicom na mikro servo SG90.
5. Spojite negativni izlaz s GND -om na Arduinu i smeđom žicom na mikro servo SG90.

Ovdje smo podesili napon na 6V i napajali Arduino Uno i SG90. Razlog zašto bismo to učinili umjesto da koristimo 5V izlaz Arduino Uno za punjenje SG90 je stalan izlaz koji daje pretvarač, kao i ograničena izlazna struja koja dolazi iz Arduina, a također uvijek želimo odvojiti snaga motora iz snage kola. Ovdje se posljednja stvar zapravo ne postiže jer nije potrebna ovom motoru, ali pretvarač nam daje mogućnost da to učinimo.

Da biste saznali više o tome zašto je bolje napajati komponente na ovaj način i odvojiti motore od kontrolera, pogledajte naš vodič o baterijama kada se pusti.

Korak 6: Napajanje uređaja 5V i 3.3V iz jednog izvora

Ovaj primjer pokazuje kako koristiti LM2596 za napajanje dva uređaja s dvije različite vrste napona. Ožičenje se može jasno vidjeti sa slika. Ono što smo ovdje učinili objašnjeno je u koracima u nastavku.

1. Spojite 9V alkalnu bateriju (može se kupiti u bilo kojoj lokalnoj trgovini) na ulaz pretvarača.
2. Podesite napon na 5V i spojite izlaz na matičnu ploču.
3. Spojite Arduino 5V na pozitivni terminal na matičnoj ploči i spojite uzemljenje Arduina i matične ploče.
4. Drugi uređaj koji se napaja ovdje je bežični odašiljač/prijemnik nrf24, zahtijeva 3.3V, obično ga možete napajati izravno s Arduina, ali je struja koja dolazi iz Arduina obično preslaba za prijenos stabilnog radio signala, pa ćemo koristiti naš pretvarač da ga napaja.
5. Da bismo to učinili, moramo upotrijebiti razdjelnik napona za smanjenje napona sa 5V na 3.3V. To se postiže spajanjem +5V pretvarača na 2k Ohm otpornik i 1k Ohm otpornika na uzemljenje. Napon terminala gdje dodiruju sada je smanjen na 3,3 V koji koristimo za punjenje nrf24.

Ako želite saznati više o otpornicima i razdjelnicima napona, pogledajte naš vodič o tome kada se objavi.

Korak 7: Zaključak

Željeli bismo rezimirati ono što smo ovdje pokazali.

• Koristite LM2596 za pretvaranje napona s visokog (4,5 - 40) na niski
• Uvijek koristite multimetar za provjeru napona na izlazu prije povezivanja drugih uređaja/modula
• Koristite LM2596 bez hladnjaka (hladnjaka) za 1,5 ampera ili niže, i sa hladnjakom do 3 ampera
• Upotrijebite osigurač od 2 ili 3 ampera za zaštitu LM2596 ako napajate motore koji vuku nepredvidive struje
• Pomoću pretvarača svojim krugovima osiguravate stabilan napon dovoljne struje koju možete koristiti za pouzdano upravljanje motorima, na taj način nećete imati smanjeno ponašanje sa padom napona baterija tijekom vremena

Korak 8: Dodatne stvari

Modele koje smo koristili u ovom vodiču možete preuzeti s našeg GrabCAD računa:

GrabCAD Robottronic modeli

Ostale naše vodiče možete vidjeti na stranici Instructables:

Robottronic sa uputstvima

Takođe možete provjeriti Youtube kanal koji je još u procesu pokretanja:

Youtube Robottronic