Jak korzystać z konwertera DC na DC LM2596: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:26

Ten samouczek pokaże, jak używać konwertera LM2596 Buck do zasilania urządzeń wymagających różnych napięć. Pokażemy, jakie są najlepsze typy baterii do użycia z konwerterem i jak uzyskać więcej niż jedno wyjście z konwertera (pośrednio).

Wyjaśnimy, dlaczego wybraliśmy ten konwerter i do jakich projektów możemy go wykorzystać.

Jeszcze tylko mała uwaga, zanim zaczniemy: Podczas pracy z robotyką i elektroniką nie zapominaj o znaczeniu dystrybucji zasilania.

To jest nasz pierwszy samouczek z naszej serii na temat dystrybucji energii. Wierzymy, że dystrybucja energii jest często pomijana i jest to duży powód, dla którego wiele osób na początku traci zainteresowanie robotyką, na przykład spalają swoje komponenty i nie chcą kupować nowe komponenty ze strachu przed ponownym ich spaleniem, mamy nadzieję, że ta seria o dystrybucji energii pomoże Ci zrozumieć, jak lepiej pracować z elektrycznością.

Kieszonkowe dzieci:

1. LM2596 Konwerter DC na DC
2. Bateria alkaliczna 9 V
3. Arduino Uno
4. Przewody połączeniowe
5. Akumulator 2S Li-Po lub Li-Ion
6. Bezpiecznik 2A lub 3A
7. Silnik serwo SG90
8. Mała deska do krojenia chleba

Krok 1: Przegląd pinout

Tutaj można zobaczyć, jak wygląda moduł konwertera DC na DC LM2596. Można zauważyć, że LM2596 jest układem scalonym, a moduł jest obwodem zbudowanym wokół układu scalonego, aby działał jako regulowany konwerter.

Pinout dla modułu LM2596 jest bardzo prosty:

IN+ Tutaj podłączamy czerwony przewód z akumulatora (lub źródła zasilania), to jest VCC lub VIN (4,5V - 40V)

W-tutaj podłączamy czarny przewód z akumulatora (lub źródła zasilania), to jest masa, GND lub V--

OUT+ Tutaj podłączamy dodatnie napięcie obwodu dystrybucji mocy lub zasilanego komponentu

OUT-Tutaj podłączamy masę obwodu dystrybucji mocy lub zasilanego komponentu

Krok 2: Regulacja wyjścia

Jest to konwerter złotówki, co oznacza, że przyjmie wyższe napięcie i przekształci je w niższe napięcie. Aby wyregulować napięcie, musimy wykonać kilka kroków.

1. Połącz konwerter z akumulatorem lub innym źródłem zasilania. Dowiedz się, ile napięcia wprowadziłeś do konwertera.
2. Ustaw multimetr na odczyt napięcia i podłącz do niego wyjście konwertera. Teraz widać już napięcie na wyjściu.
3. Wyreguluj trymer (tutaj 20k Ohm) za pomocą małego śrubokręta, aż napięcie zostanie ustawione na żądaną moc wyjściową. Możesz swobodnie obracać trymer w obu kierunkach, aby poczuć, jak z nim pracować. Czasami, gdy używasz konwertera po raz pierwszy, będziesz musiał obrócić śrubę trymera o 5-10 pełnych okręgów, aby działał. Baw się nim, aż poczujesz.
4. Teraz, gdy napięcie jest odpowiednio ustawione, zamiast multimetru podłącz urządzenie/moduł, który chcesz zasilić.

W kolejnych kilku krokach chcielibyśmy pokazać kilka przykładów, jak wytwarzać określone napięcia i kiedy używać tych napięć. Kroki pokazane tutaj są od teraz implikowane na wszystkich przykładach.

Krok 3: Aktualna ocena

Prąd znamionowy IC LM2596 wynosi 3 A (prąd stały), ale jeśli faktycznie przeciągniesz przez niego 2 lub więcej A przez długi czas, nagrzeje się i wypali. Jak w przypadku większości urządzeń tutaj również musimy zapewnić odpowiednie chłodzenie, aby działał długo i niezawodnie.

Tutaj chcielibyśmy narysować analogię z komputerami PC i procesorami, jak większość z was już wie, nagrzewają się i zawieszają komputery, aby poprawić ich wydajność, musimy poprawić ich chłodzenie, możemy zastąpić chłodzenie lepszym pasywnym lub powietrzem chłodniej lub jeszcze lepiej z chłodzeniem cieczą, tak samo jest z każdym komponentem elektronicznym, takim jak układy scalone. Aby to poprawić, przykleimy na nim małą chłodnicę (wymiennik ciepła), która będzie pasywnie rozprowadzać ciepło z układu scalonego do otaczającego powietrza.

Powyższy obrazek przedstawia dwie wersje modułu LM2596.

Pierwsza wersja jest bez chłodnicy i użyjemy jej, jeśli stały prąd będzie poniżej 1,5 A.

Druga wersja jest z chłodnicą i użyjemy jej, jeśli stały prąd przekracza 1,5 A.

Krok 4: Ochrona przed wysokim prądem

Inną rzeczą, o której należy wspomnieć podczas pracy z modułami zasilania, takimi jak konwertery, jest to, że spalą się, jeśli prąd będzie zbyt wysoki. Wierzę, że już zrozumiałeś to z powyższego kroku, ale jak chronić układ scalony przed wysokim prądem?

Tutaj chcielibyśmy przedstawić kolejny składnik bezpiecznika. W tym konkretnym przypadku nasz konwerter wymaga ochrony od 2 lub 3 amperów. Weźmy więc, powiedzmy, bezpiecznik 2 A i podłączymy go zgodnie z powyższymi obrazkami. Zapewni to niezbędną ochronę naszego układu scalonego.

Wewnątrz bezpiecznika znajduje się cienki drut wykonany z materiału, który topi się w niskich temperaturach, grubość drutu jest starannie dobierana podczas produkcji, aby drut pękł (lub odlutował), jeśli prąd przekroczy 2 ampery. Spowoduje to zatrzymanie przepływu prądu, a wysoki prąd nie będzie mógł dotrzeć do konwertera. Oczywiście oznacza to, że będziemy musieli wymienić bezpiecznik (bo teraz się stopił) i poprawić obwód, który próbował pobierać zbyt duży prąd.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o bezpiecznikach, zapoznaj się z naszym samouczkiem na ich temat, gdy go wydamy.

Krok 5: Zasilanie silnika 6 V i kontrolera 5 V z jednego źródła

Oto przykład, który zawiera wszystko, o czym wspomniano powyżej. Podsumujemy wszystko z krokami okablowania:

1. Połącz akumulator 2S Li-Po (7,4V) z bezpiecznikiem 2A. To ochroni nasz obwód główny przed wysokim prądem.
2. Dostosuj napięcie do 6V za pomocą multimetru podłączonego do wyjścia.
3. Połącz masę i VCC z akumulatora z zaciskami wejściowymi konwertera.
4. Połącz wyjście dodatnie z VIN na Arduino oraz z czerwonym przewodem na mikro serwo SG90.
5. Połącz wyjście ujemne z GND na Arduino i brązowym przewodem na mikro serwo SG90.

Tutaj ustawiliśmy napięcie na 6V i zasililiśmy Arduino Uno i SG90. Powodem, dla którego mielibyśmy to zrobić zamiast używać wyjścia 5V Arduino Uno do ładowania SG90, jest stałe wyjście podawane przez konwerter, a także ograniczony prąd wyjściowy pochodzący z Arduino, a także zawsze chcemy oddzielić moc silnika z mocy obwodu. Tutaj ostatnia rzecz właściwie nie jest osiągnięta, bo jest zbędna dla tego silnika, ale przetwornica daje nam taką możliwość.

Aby dowiedzieć się więcej o tym, dlaczego lepiej jest zasilać komponenty w ten sposób i oddzielić silniki od kontrolerów, zapoznaj się z naszym samouczkiem na temat akumulatorów po jego wydaniu.

Krok 6: Zasilanie urządzeń 5 V i 3,3 V z jednego źródła

Ten przykład pokazuje, jak wykorzystać LM2596 do zasilania dwóch urządzeń dwoma różnymi rodzajami napięć. Okablowanie można wyraźnie zobaczyć na zdjęciach. To, co tutaj zrobiliśmy, wyjaśniono w poniższych krokach.

1. Podłącz baterię alkaliczną 9V (można ją kupić w każdym lokalnym sklepie) do wejścia konwertera.
2. Ustaw napięcie na 5V i podłącz wyjście do płytki stykowej.
3. Podłącz 5 V Arduino do dodatniego zacisku na płytce stykowej i podłącz uziemienie Arduino i płytki do krojenia chleba.
4. Drugie zasilane tutaj urządzenie to bezprzewodowy nadajnik/odbiornik nrf24, wymaga 3,3V, normalnie można by go zasilać bezpośrednio z Arduino, ale prąd płynący z Arduino jest zwykle zbyt słaby, aby przesyłać stabilny sygnał radiowy, dlatego skorzystamy z naszego konwertera by go zasilić.
5. Aby to zrobić, musimy użyć dzielnika napięcia, aby zmniejszyć napięcie z 5V do 3,3V. Odbywa się to poprzez podłączenie +5V konwertera do rezystora 2k Ohm, a rezystora 1k Ohm do masy. Napięcie na terminalu, w którym się stykają, jest teraz zredukowane do 3,3 V, którego używamy do ładowania nrf24.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o rezystorach i dzielnikach napięcia, zapoznaj się z naszym samouczkiem na ten temat, kiedy zostanie wydany.

Krok 7: Wniosek

Chcielibyśmy podsumować to, co tutaj pokazaliśmy.

• Użyj LM2596, aby przekonwertować napięcie z wysokiego (4,5 - 40) na niskie
• Zawsze używaj multimetru do sprawdzania poziomu napięcia na wyjściu przed podłączeniem innych urządzeń/modułów
• Użyj LM2596 bez radiatora (chłodnicy) o natężeniu 1,5 A lub niższym oraz z radiatorem do 3 A
• Użyj bezpiecznika 2 A lub 3 A, aby chronić LM2596, jeśli zasilasz silniki pobierające nieprzewidywalne prądy
• Stosując konwertery, zapewniasz stabilne napięcie w obwodach o wystarczającym natężeniu, które można wykorzystać do niezawodnego sterowania silnikami, w ten sposób nie będziesz mieć zmniejszonego zachowania przy spadku napięcia akumulatorów w czasie

Krok 8: Dodatkowe rzeczy

Możesz pobrać modele, których użyliśmy w tym samouczku z naszego konta GrabCAD:

Modele GrabCAD Robottronic

Możesz zobaczyć nasze inne samouczki dotyczące instrukcji:

Instruktaż Robottronic

Możesz również sprawdzić kanał Youtube, który wciąż jest w trakcie uruchamiania:

Youtube Robottronic